Über ein weit verzweigtes Informationsnetzwerk steuert das Endothel alle Herz-Kreislauf-Funktionen. Eine aktuelle Studie liefert einen neuen Einblick in das interzelluläre Zusammenspiel.
Herz-Kreislauf-Erkrankungen können durch verschiedene Gründe wie Bewegungsmangel, falsche Ernährung oder auch bestimmte andere Krankheiten entstehen. Die Entwicklung dieser Krankheiten beginnt mit Veränderungen in den Endothelzellen. Aber warum und wie es zu diesen Veränderungen kommt, ist nicht ganz geklärt.
Neue Forschungsarbeiten unter der Leitung des Vascular Imaging Centre der University of Strathclyde haben nun gezeigt, dass die Zellen des Endothels ein ausgeklügeltes System zur Kommunikation untereinander nutzen. Störungen in diesem Kommunikationssystem könnten der erste Schritt in der Entwicklung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen sein.
Die Forscher untersuchten die Beschaffenheit dieses Kommunikationsnetzwerks durch Kalzium-Ionen-Bildgebung von Tausenden von Endothelzellen in intakten Blutgefäßen und die Anwendung mathematischer Netzwerktheorie. Die Studie, die in Zusammenarbeit mit dem Karolinska Institutet in Stockholm durchgeführt wurde, ist in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht worden.
Die Studie zeigte, dass es im Endothel Zell-Cluster gibt, die auf bestimmte Funktionen spezialisiert sind und in Gruppen arbeiten. Zwischen den Gruppen existieren zahlreiche Verknüpfungen, um Informationen zu übermitteln. Die Dichte dieser miteinander vernetzten Verbindungen ist hoch, um das System vor Kommunikationsstörungen zu bewahren. Um Informationen schnell über größere Entfernungen zu übertragen, nutzt das Kommunikationssystem Abkürzungen, die es ermöglichen, benachbarte Zellen zu umgehen.
Die Ergebnisse demonstrieren: Das Design des endothelialen Kommunikationsnetzwerks ähnelt den Kommunikationsvorgängen im Internet und ist sowohl für die lokale Kontrolle der Blutgefäße, als auch die globale Effizienz bei der Bestimmung der gesamten kardiovaskulären Aktivität wirksam. Das Design ist robust, so dass auch bei schweren Schäden die Kommunikationssysteme zur Steuerung der kardiovaskulären Aktivität nicht ausfallen.
Die Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass Veränderungen in der Organisation der Kommunikation – und nicht das Verhalten und die Funktion einzelner Zellen – die Ursache von Krankheiten sein können.
Professor John McCarron vom Strathclyde Institute of Pharmacy and Biomedical Sciences sagte: „Die Zellen des Endothels sind ein wichtiges Ziel bei der Bekämpfung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und werden oft als einheitliche Zellpopulation betrachtet. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Zellen nicht einheitlich sind, sondern sich auf bestimmte Funktionen spezialisiert haben.“
„Es gibt ein gut organisiertes, schnelles und robustes Kommunikationssystem, das Informationen austauscht, so dass koordinierte Reaktionen erfolgen. Das Kommunikationssystem bietet neue Ansatzpunkte für die Entwicklung von Therapien und gibt Aufschluss darüber, warum sich die Entwicklung von Behandlungen als so schwierig erwiesen hat.“
Dieser Artikel beruht auf einer Pressemitteilung der University of Strathclyde. Die Originalpublikation haben wir euch hier und im Text verlinkt.
Bildquelle: DS stories, Pexels.
