Ein zu hoher Blutdruck führt langfristig zu Arteriosklerose und erhöhtem Risiko für zerebrovaskuläre Erkrankungen. Eine neue Studie erklärt, welcher Mechanismus dahintersteckt.
Bluthochdruck ist eine sehr häufige Erkrankung, die durch körperliche Aktivität, Stress oder bestimmte Krankheiten entstehen kann. Leider kann anhaltender Bluthochdruck die Struktur der glatten Gefäßmuskelzellen durch vaskulären Umbau nachhaltig verändern. Bleibt diese Umstrukturierung unkontrolliert, können sich die Arterienwände versteifen und verlieren ihre Fähigkeit, ihre Größe angemessen anzupassen. Dies wiederum führt zu Arteriosklerose und erhöht das Risiko einer zerebrovaskulären Erkrankung.
Warum und wie Bluthochdruck den Gefäßumbau auslöst, ist nicht ganz klar. Wissenschaftler haben gezeigt, dass Makrophagen an der Umwandlung beteiligt sind. Insbesondere sammeln sich die Makrophagen in den Blutgefäßwänden von außerhalb der Gefäße an und verursachen eine chronische Entzündung. Der zugrunde liegende Mechanismus, der diesen Prozess steuert, ist jedoch noch unbekannt.
Vor diesem Hintergrund haben Forscher aus Japan und Kanada in einer neuen Studie einen Mechanismus untersucht, der als ‚Erregungs-Transkriptions-Kopplung (E-T)‘ in glatten Gefäßmuskelzellen bekannt ist. Durch ihre Experimente gelang es ihnen, den E-T-Kopplungsmechanismus mit dem Gefäßumbau in Verbindung zu bringen. Die Studie, die in den Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) veröffentlicht wurde, wurde von Junior Associate Professor Yoshiaki Suzuki geleitet.
Es ist bekannt, dass verschiedene Arten von Zellen eine E-T-Kopplung aufweisen. In Neuronen beispielsweise aktiviert eine Erregung in Form von Kalziumionen (Ca2+), die über Kalziumkanäle in die Zelle gelangen, bestimmte Transkriptionsfaktoren und Enzyme. Diese wiederum lösen die Transkription verschiedener Gene aus. Obwohl die E-T-Kopplung auch in glatten Gefäßmuskelzellen nach einem Einstrom von Ca2+ unter hohem Druck auftritt, war bisher nicht viel darüber bekannt, wie sie abläuft, welche Gene ausgelöst werden und welche Rolle sie in unserem Körper spielt.
Die Forscher versuchten diese Fragen zu beantworten, indem sie sich auf Caveolae konzentrierten – kleine Strukturen, die Vertiefungen ähneln und in der Zellmembran weit verbreitet sind. Durch detaillierte Experimente in Zellkulturen und Mausmodellen fand das Team heraus, dass ein spezifischer Proteinkomplex, der in Caveolae zu finden ist, eine Schlüsselrolle bei der E-T-Kopplung in glatten Gefäßmuskelzellen spielt.
Sie wiesen nach, dass dieser als Cav1.2/CaMKK2/CaMK1a bezeichnete Komplex in den Caveolae gebildet wird und dass sowohl CaMKK2 als auch CaMK1a durch Ca2+, das durch Cav1.2 eintritt, direkt aktiviert werden, wenn sie bestimmten Reizen, wie z. B. hohem Druck, ausgesetzt werden. Bei der detaillierten Untersuchung der Gene, die durch die E-T-Kopplung gefördert werden und der Beobachtung ihrer Auswirkungen wenn sie blockiert oder verstärkt werden, machten die Forscher einige wichtige Entdeckungen.
Zum einen waren einige dieser Gene mit dem Mechanismus der Chemotaxis assoziiert – dem Phänomen, bei dem die Bewegung von Zellen durch chemische Reize ausgelöst und gesteuert wird. Dies half, die Ansammlung von Makrophagen in den Blutgefäßwänden von außerhalb der Gefäße zu erklären.
Darüber hinaus förderten diese Gene den Umbau der Tunica media, die Schicht der Arterien, in der sich die glatten Muskelzellen der Gefäße befinden und den Blutfluss durch Kontraktion und Expansion kontrollieren. „Zusammengenommen erklären unsere Ergebnisse, wie die E-T-Kopplung, die durch den hohen Druck in den glatten Gefäßmuskelzellen verursacht wird, die Makrophagenwanderung und die anschließende Entzündung modulieren kann, wodurch die Gefäßstruktur verändert wird“, erklärt Dr. Suzuki.
Die Ergebnisse dieser Studie haben wichtige Auswirkungen auf Medikamente gegen Bluthochdruck. Zum einen erklären sie, warum Medikamente wie Nicardipin, ein klassischer Kalziumkanalblocker, den Gefäßumbau und das Fortschreiten der Arteriosklerose verhindern. Damit wird nicht nur eine wichtige Wissenslücke in der Medizin geschlossen, sondern es werden auch mehrere potenzielle Angriffspunkte für Medikamente zur Behandlung oder Verhinderung des Gefäßumbaus vorgestellt, wie etwa die Bestandteile des Cav1.2/CaMKK2/CaMK1a-Komplexes.
„Allein in Japan leiden etwa 40 Millionen Menschen an Bluthochdruck und haben ein hohes Risiko für Schlaganfall, Nierenversagen im Endstadium und vaskuläre Demenz“, sagt Dr. Suzuki. „Das Verständnis der Mechanismen, die der Arteriosklerose zugrunde liegen, ist daher sehr wichtig, um die Häufigkeit, das Fortschreiten und das Wiederauftreten von zerebrovaskulären Erkrankungen zu verringern und die gesunde Lebenserwartung zu verlängern.“Es bleibt zu hoffen, dass diese neuen Erkenntnisse in naher Zukunft zu besseren Behandlungsmöglichkeiten für Bluthochdruck und Arteriosklerose führen werden.Dieser Beitrag beruht auf einer Pressemitteilung der Nagoya City University. Die Originalpublikation haben wir euch hier und im Text markiert.
Bildquelle: Justus Menke, unsplash
