Atherosklerose

Können Gene Atherosklerose verhindern?

Felix Tanner, Assistenzprofessor an der Medizinischen Fakultät der Universität Zürich, sucht nach Genen, die für die Entstehung und den Verlauf von Herz- und Kreislauferkrankungen bedeutend sind. Sein Projekt wird vom Forschungskredit der Universität Zürich unterstützt.

Claude Kaufmann

Die Ablagerungen in der Gefässwand führen zu einer Gefässverengung (Stenose). (Bild: zVg.)

Herz- und Kreislauferkrankungen gehören zu den häufigsten Krankheits- und Todesursachen in der westlichen Welt. Am UniversitätsSpital Zürich beispielsweise sind Herz- und Kreislauferkrankungen etwa für die Hälfte der Spitaleintritte im Departement Innere Medizin verantwortlich. Besonders gefürchtet sind der Herzinfarkt oderder Hirnschlag. Beiden liegen krankhafte Veränderungen der zuführenden Blutgefässe zu Grunde, die in der medizinischen Fachsprache Atherosklerose genannt werden.

Dramatische Folgen der brüchigen Gefässwand

Viele der Mechanismen, die zur Atherosklerose führen, sind gut bekannt. So gilt es heute als gesichert, dass am Anfang des Krankheitsprozesses kleine Schäden in der innersten Schicht der Gefässwand stehen. Die Schäden werden durch zu hohen Blutdruck, zu hohe Cholesterinwerte im Blut, durch Zigarettenrauch inhaliertes Nikotin oder zu hohe Blutzuckerwerte verursacht und gefördert. Durch die kleinen Löcher in der innersten Schicht der Gefässwand gelangen Fettpartikel, insbesondere Cholesterin, in die Gefässwand und lagern sich dort ab. Fresszellen des Abwehrsystems versuchen in der Folge, die Fettpartikel aufzunehmen. Mit der Zeit gehen diese aber zu Grunde, weil sie sich mit Fettpartikeln überladen. Beim Untergang der Fresszellen werden Stoffe freigesetzt, die eine Entzündung der betroffenen Stelle hervorrufen. Die anhaltende Entzündung bewirkt eine nachhaltige Veränderung der Gefässwand. Die Gefässwand wird starr und brüchig. Dies hat durchaus Folgen: Reisst die Gefässwand ein, gerinnt an der betroffenen Stelle das Blut. Das entstandene Blutgerinnsel verstopft das Gefäss, und das dahinter liegende Organ kann nicht mehr mit Blut und Sauerstoff versorgt werden. Ein Herzinfarkt oder ein Hirnschlag sind die dramatische Folge.

Noch nicht abschliessend geklärt ist, welche Rolle Viren oder Bakterien bei der Entstehung der Atherosklerose spielen. Beide Erregerarten konnten in verschiedenen Studien in Gefässen nachgewiesen werden, die von Atherosklerose betroffen waren. Die medikamentöse Bekämpfung dieser Erreger erzielte aber keinen messbaren Effekt auf die Entstehung oder das Fortschreiten der Atherosklerose. Viren und Bakterien gelten deshalb nach dem neusten Stand derForschung eher als Mitverursacher denn als Hauptverantwortliche der Atherosklerose.

Zelle aus der Arterienwand: Die gleiche Zellart reagiert in verschiedenen Arterien unterschiedlich auf schädigende Einwirkungen. (Bild: zVg.)

Neuer Forschungsansatz

Obwohl viele Aspekte der Atherosklerose aufgeklärt sind, besteht bezüglich der Vorgänge auf molekularer Ebene noch immer eine weitgehende Ungewissheit. Einen neuen und interessanten Ansatz zur Erforschung der Atherosklerose verfolgt Felix Tanner, Assistenzprofessor an der Medizinischen Fakultät der Universität Zürich. An den Ausgangspunkt seiner Überlegungen stellt er die Beobachtung, dass bei der Atherosklerose verschiedene Arterien des Gefässsystems unterschiedlich stark betroffen sind. Bei einem Patienten mit Atherosklerose ist praktisch immer die Hauptschlagader betroffen, jedoch äusserst selten die innere Brustwandarterie, eine feine Arterie entlang der Brustwand. Die innere Brustwandarterie wird denn auch von den Herzchirurgen für die Bypass-Operation am Herzen verwendet. Tanner stellt sich die Frage, wieso es zu diesem Unterschied kommen kann, obwohl auf alle Abschnitte des Gefässsystems Risikofaktoren wie zu hohe Blutfettwerte oder Nikotin gleichermassen einwirken. Tanner zieht die Schlussfolgerung, dass die Zellen der Gefässwand nicht überall gleich auf die Risikofaktoren reagieren. Dieses unterschiedliche Verhalten der Zellen führt er auf eine unterschiedliche Aktivierung von Genen zurück.

Assistenzprofessor Felix Tanner. (Bild: zVg.)

Unterschiedlich aktivierte Gene

Tanner will nun in einem vom Forschungskredit der Universität Zürich finanzierten Projekt aufklären, welche Gene in der inneren Brustwandarterie im Vergleich zur Hauptschlagader unterschiedlich aktiviert sind. Er hat zu diesem Zweck Zellen aus der Wand beider Gefässe isoliert, die er mit Hilfe der DNA-Mikroarray-Technik untersucht. In einem DNA-Mikroarray sind Tausende von Genen auf engstem Raum aufgetragen. Auf Grund der Reaktion mit dem Probenmaterial aus einer Zelle lässt sich rückschliessen, welche Gene in der Zelle in welchem Masse aktiviert waren.

Tanner sucht Gene, die eine hohe Aktivität in den Zellen der inneren Brustwandarterie besitzen, jedoch nur spärlich aktiviert sind in der Hauptschlagader. Diese Gene, so folgert Tanner, müssen eine Funktion haben, die der Entstehung der Atherosklerose entgegenwirkt. Es handelt sich also um eigentliche «Anti-Atherosklerose-Gene».

DNA-Mikroarray: Tausende Gene sind auf engstem Raum aufgetragen. (Bild: zVg.)

Was bewirken die «Anti-Atherosklerose-Gene»?

Die Entdeckung solcher «Anti-Atherosklerose-Gene» erachtet Tanner als sehr wahrscheinlich. Einmal gefunden, will er die Gene einer funktionellen Analyse unterziehen. Tanner schleust hierzu die gefundenen «Anti-Atherosklerose-Gene» mit Methoden der Gentechnologie in Zellen ein, die er vorher aus der Gefässwand isoliert hat. Danach untersucht er, wie sich die Zellen verhalten, zum Beispiel welche Eiweisse nun von den Zellen produziert werden.

In einem zweiten Schritt werden die «Anti-Atherosklerose-Gene» in die Halsschlagader von Ratten eingeschleust. An entnommenen Gewebeproben kann dann unter dem Mikroskop untersucht werden, welche Effekte die eingeschleusten Gene auf die Architektur der Gefässwand haben.

Das vom Forschungskredit der Universität Zürich unterstützte Projekt wird das Verständnis für die Entstehung und das Fortschreiten der Atherosklerose verbessern. Die Identifikation eigentlicher «Anti-Atherosklerose-Gene» könnte gar neue Ansätze für Medikamente gegen Atherosklerose eröffnen.

Dr. Claude Kaufmann ist Beauftragter für Öffentlichkeitsarbeit an der Medizinischen Fakultät der Universität Zürich.

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