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Fehlbildungen von Blutgefäßen – Blutfluss bei Zebrafischembryos untersucht

Zebrabärbling
Wiicommons CC0

Von 200 Menschen ist durchschnittlich eine Person von der Gefäßkrankheit Zerebrale kavernöse Malformationen (CCM) betroffen. Es sind vor allem kleinere Blutgefäße mit langsamerem Blutfluss im Bereich des Gehirns und Rückenmarks, in denen sich Blutgefäßzellen zu gefährlichen Fehlbildungen entwickeln können. Die Erkrankten leiden oft unter Kopfschmerzen und es können sogar Schlaganfälle entstehen. Warum diese CCM-Kavernome nur in Regionen des zentralen Nervensystems auftreten und nur in Bereichen mit langsamerem Blutfluss, ist bislang weitestgehend unbekannt.

Dr. Claudia Jasmin Rödel und Prof. Dr. Salim Seyfried haben mit einem Team der Universität Potsdam und der Freien Universität Berlin gezeigt, dass im CCM-Krankheitsmodell des Zebrafischembryos Blutfluss eine wichtige Rolle spielt. Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun in der Fachzeitschrift Circulation Research.

Menschen mit CCM leiden an Blutgefäßfehlbildungen, die fast ausschließlich in den kleinen Gefäßen der Gehirn- und Rückenmarksvaskulatur auftreten. In Blutgefäßzellen, in denen eines der drei CCM-Proteine fehlt, kommt es zur übermäßigen Aktivität des sogenannten Signalfaktors Krüppel-like factor 2 (KLF2), welches die Blutgefäßzellen zur krankhaften Wucherung antreibt. Das Team um Salim Seyfried, Professor für Zoophysiologie an der Universität Potsdam, hat ein CCM-Zebrafisch-Modell entwickelt, mit dessen Hilfe die Auswirkungen des Blutflusses auf verschiedene Blutgefäße untersucht werden konnten. Fehlen CCM-Proteine während der Entwicklung des Zebrafischembryos, kann kein funktionales Herz entstehen, und somit ist kein Blutfluss vorhanden. Mit Hilfe genetischer Werkzeuge konnten die Wissenschaftler gezielt die Herzfunktion wiederherstellen. Somit war erstmals die Untersuchung des Blutflusses im CCM-Zebrafisch-Modell möglich. Die Forscher konnten belegen, dass die stark durchblutete Aorta durch die biomechanischen Signale des Blutflusses vor krankhaften Veränderungen geschützt wird. Dies könnte erklären, weshalb Patienten keine Kavernome in Regionen außerhalb der Gehirn- und Rückenmarksvaskulatur bilden.
Die Forscher untersuchten auch die kleineren Blutgefäße der Gehirnvaskulatur. Hier waren keine positiven Effekte durch den Blutfluss zu beobachten: Blutgefäße waren erweitert und durchlässig für einen in den Blutstrom injizierten Farbstoff. Ähnlich wie beim Menschen traten die Blutgefäßfehlbildungen also nur im zentralen Nervensystem auf, d.h. in Bereichen mit langsamerem Blutfluss.
Vorherige CCM-Tiermodelle ließen keine umfassende Analyse des gesamten Blutgefäßsystems zu. Das CCM-Zebrafisch-Modell der Potsdamer Forscher liefert neue Möglichkeiten, die Effekte des Blutflusses am lebenden Organismus zu untersuchen. „Dabei ist hervorzuheben, dass dieses Modell auch zur Entdeckung und Untersuchung von neuen therapeutischen Medikamenten beitragen soll“, sagt Salim Seyfried. Die Forscher haben im Sommer dieses Jahres basierend auf ihren Erkenntnissen ein europäisches Patent anmelden können.

(Universität Potsdam)


Claudia Jasmin Rödel, Cécile Otten, Stefan Donat, Marta Lourenco, Dorothea Fischer, Benno Kuropka,, Alessio Paolini, Christian Freund andSalim Abdelilah-Seyfried:
Blood Flow Suppresses Vascular Anomalies in a Zebrafish Model of Cerebral Cavernous Malformations. Circulation Research
https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.119.315076