Experimentelle Kardiologie:
Thrombose und Atherosklerose
Leiter: PD Dr. Steffen Maßberg, Dr. Christian Schulz

Thrombozyten spielen eine zentrale Rolle bei der Entwicklung arterieller Thrombosen und bei der Entstehung von atherosklerotischen Gefäßwandveränderungen. Ein fundiertes Verständnis der Zusammenhänge zwischen thrombotischen Reaktionen und Atherosklerose ist notwendig für die Entwicklung von neuen therapeutischen Strategien im Bereich der kardiovaskulären Medizin. Ziel der Arbeitsgruppe ist es, im Bereich der Grundlagenforschung die Zusammenhänge zwischen Thrombose und Atherosklerose zu charakterisieren, um klinisch relevante und neue Therapieformen im Bereich der koronaren Herzerkrankung, des ischämischen Schlaganfalls und der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit zu entwickeln.

Im Forschungslabor sind eine Vielzahl von modernen molekular- und zellbiologischen Methoden etabliert. Dies umfasst Klonierung und Expression von Genen in verschiedenen Zellsystemen, Herstellung von adeno- und retroviralen Vektoren, Durchflusszytometrie, Western- und Northernblot, semiquantitative PCR etc. Das Labor hat sich insbesondere spezialisiert auf die funktionellen Untersuchungen von Thrombozyten in vitro (Aggregometrie, Durchflusszytometrie, Flusskammer) und in vivo (Intravitalmikroskopie der Maus). 

Thrombozyten, Endothel, Atherosklerose, Thrombose, Intravitalmikroskopie

Team/Kontakte

Leiter:
PD Dr. Steffen Maßberg
Massberg@dhm.mhn.de

i.V. Dr. Christian Schulz
Tel: +49 (0) 89 1218-4073
Fax: +49 (0) 89 1218-4013
chrisschulz@mytum.de

dazugehörige Ärzte:
Dr. Simon Schneider
Tel: +49 (0) 89 1218-2500
SchneiderS@dhm.mhn.de

Dr. Katharina Hoppe
Tel: +49 (0) 89 1218-3205
HoppeK@dhm.mhn.de

Mitarbeiter:
Michael Lorenz, Biologe
Tel: +49 (0) 89 1218-2500
LorenzM@dhm.mhn.de

Sandra Kerstan, MTA
Tel: +49 (0) 89 1218-2500
Kerstan@dhm.mhn.de

Dr. med. vet. Ildiko Konrad
Tel: +49 (0) 89 1218-2505
Konrad@dhm.mhn.de

Dr. med. vet. Susanne Sauer
Tel: +49 (0) 89 1218-2505
Sauer@dhm.mhn.de

Dr. med. vet. Katrin Schürzinger
Tel: +49 (0) 89 1218-2500
Schuerzinger@dhm.mhn.de

Dr. med. vet. Marie-Luise von Brühl
Tel: +49 (0) 89 1218-2505
Bruehl@dhm.mhn.de

Projekte
 
Antithrombozytäre Therapie bei koronarer Stentimplantation

Seit Anfang der 90er Jahre haben sich das pathophysiologische Verständnis der koronaren Thrombose und die daraus resultierende antithrombotische Therapie grundlegend geändert. Wegbereitend für diese Entwicklung war die Charakterisierung der Thrombozytenaktivität bei Patienten mit instabiler Angina pectoris, Myokardinfarkt oder nach Stentimplantation. Während Anfang der 90er Jahre die orale Antikoagulation die Therapie der Wahl bei Stentpatienten war, konnten wir als Erstes und schon sehr früh nachweisen, dass unter der oralen Antikoagulation die Thrombozytenfunktion nur unzureichend zu hemmen war. Im Gegenteil, wir sahen unter der Antikoagulation einen Anstieg der Thrombozytenfunktion, welcher assoziiert war mit dem Auftreten einer subakuten Stentthrombose. Ein Vergleich zweier antithrombotischer Therapieformen (Aspirin plus Marcumar versus Aspirin plus Tiklopidin) belegte, dass unter der kombinierten antithrombozytären Therapie die Thrombozytenfunktion nach Intervention eindeutig verringert werden konnte. Diese Untersuchungen bildeten die Grundlage für die große randomisierte klinische ISAR-Studie aus unserer Klinik, welche eindeutig zeigte, dass Aspirin plus Tiklopidin die überlegene antithrombozytäre Therapie nach Stentimplantation ist. Die duale antithrombozytäre Therapie stellt derzeit weltweit die Standardtherapie dar und ermöglichte den klinisch erfolgreichen Einsatz von koronaren Stents.

Antithrombozytäre Therapie beim akuten Myokardinfarkt und in der Reperfusion

Trotz erfolgreicher Rekanalisationsmöglichkeiten (Fibrinolyse, Ballonangioplastie) limitiert die koronare Thrombusbildung den Erfolg der Therapie des akuten Myokardinfarktes erheblich. Trotz Aspirin kommt es häufig zu Wiederverschlüssen des Infarktgefäßes und/oder zu massiver Thrombembolie mit nachfolgender Perfusionsstörung des ischämischen Myokardgewebes. Wir konnten zeigen, dass die Thrombozytenaktivierung selbst nach erfolgreicher Wiedereröffnung des Infarktgefäßes für Tage danach erhöht ist und den thrombotischen Gefäßverschluss begünstigt. Zusätzlich zeigten wir, dass die Thrombozytenadhäsion an Endothelzellen in der Reperfusion deutlich gesteigert ist und die Mikrozirkulation erheblich beeinträchtigt. Nachfolgend konnten wir belegen, dass der Glykoprotein-IIb-IIIa-Rezeptor des Thrombozyten und der Vitronektinrezeptor auf dem Endothel die Thrombozyten/Endothel-Adhäsion entscheidend vermittelt. Hemmung eines der beiden Rezeptoren führt zur Verringern der Thrombozyten/Endothel-Adhäsion. Diese Befunde wurden in unserer Klinik durch eine klinische Studie (ISAR 3) überprüft, in welcher zwei antithrombotische Therapien verglichen wurden (Aspirin plus Tiklopidin plus Heparin versus Aspirin plus Tiklopidin plus GPIIb-IIIa-Inhibitor). Es konnte gezeigt werden, dass durch Einsatz eines GPIIb-IIIa-Antagonisten in der Reperfusion der koronare Fluss und die Erholung der Myokardfunktion deutlich verbessert werden konnten.

Thrombozyten/Endothel-Adhäsion und thrombozyteninduzierte Inflammation des Endothels. Bedeutung für Atherogenese, Plaqueprogression und -destabilisierung.

Ein Dogma der Thromboseforschung war Anfang der 90er Jahre, dass Thrombozyten nicht an Endothelzellen adhärieren können. Wir und andere konnten Anfang der 90er Jahre zeigen, dass unter bestimmten pathophysiologischen Umständen es sehr wohl zur substanziellen Thrombozytenadhäsion an Endothelzellen kommt. Hierbei sind ganz wesentlich die b3-Integrine beteiligt, welche eine heterotypische Zellinteraktion vermitteln können. In weiteren Arbeiten zeigten wir, dass es während der Adhäsion zur Freisetzung von proinflammatorischen Substanzen kommt, welche eine Endothelaktivierung induzieren. Thrombozyten verändern demnach im Bereich der Thrombozyten/Endothel-Adhäsion die chemotaktischen und adhäsiven Eigenschaften von Endothelzellen und triggern somit wesentliche Mechanismen der Atherogenese und Plaqueprogression. Weiterhin zeigten wir, dass Thrombozyten auch die proteolytischen Eigenschaften der Endothelzellen verändern, mit einer Erhöhung der Aktivität an Metalloproteinasen (MMP), welche entscheidend an der Erweichung der fibrösen Kappe und der Plaqueruptur beteiligt sind. Diese Arbeiten belegen, dass Thrombozyten neben der Thrombose ganz wesentliche Prozesse des Gefäßwandumbaus beeinflussen und somit an der Entstehung der Atherosklerose und des akuten Koronarsyndroms (Plaqueruptur) beteiligt sind. Diese Untersuchungen bieten die Grundlage für die Entwicklung von neuen pharmakologischen Substanzen.

Untersuchung der Thrombozytenfunktion am Krankheitsmodell der Maus und Validierung von neuen antithrombozytären Therapieformen (Intravitalmikroskopie)

Ein wesentlicher Schritt zum besseren Verständnis der Thrombozytenfunktion im Krankheitsprozess ist die Evaluierung in geeigneten Mausmodellen. In den letzten Jahren ist es uns gelungen, standardisierte Mausmodelle der Thrombose (Carotisligatur, -verletzung, Cavathrombose, Mesenterialischämie) und Atherosklerose zu entwickeln und aufzubauen. Wir konnten in intravitalmikroskopischen Untersuchungen zeigen, dass es sehr früh in der ApoE-Maus, vor Sichtbarwerden von atherosklerotischen Läsionen, zur gesteigerten Thrombozyten/Endothel-Adhäsion im Bereich der Carotisbifurkation kommt. Eine chronische Blockade von thrombozytären Oberflächenrezeptoren (GPIb, GPIIb-IIIa) führte zur substanziellen Reduktion der Atherosklerose. Diese Ergebnisse belegen, dass Thrombozyten wesentlich an der Initiierung atherosklerotischer Plaques beteiligt sind. Die Ergebnisse implizieren, dass eine effektive und chronische Blockade der Thrombozyten/Endothel-Adhäsion gefäßprotektiv wirkt. Aus diesen Arbeiten sollen neue klinische Präventionsstrategien entwickelt werden.

Entwicklung neuer therapeutischer Ansatzpunkte auf der Basis des thrombozytären Kollagenrezeptors (GPVI) zur Stabilisierung des akuten Koronarsyndroms (Mausmodell)

Kollagen ist der wesentliche gefäßwandständige Induktor der Thrombozytenaktivierung und Thrombusbildung im Bereich einer atherosklerotischen Gefäßwandläsion. Um die Bedeutung des Kollagenrezeptors GPVI für die arterielle Thrombusbildung zu dokumentieren, untersuchten wir in einem Verletzungsmodell der Maus den Effekt einer GPVI-Blockade auf die Thrombusentstehung. Wir fanden, dass es durch Inhibition des GPVI zur deutlichen Verringerung der Thrombozytenadhäsion kommt und damit auch die Thrombusentstehung unterbleibt. Der Kollagenrezeptor ist somit ein neuer Ansatzpunkt zur Plaquestabilisierung beim akuten Koronarsyndrom. Gegenwärtig werden niedermolekulare Wirkstoffe und Hemmstoffe auf Proteinebene hinsichtlich antithrombotischer Wirksamkeit bei akuten arteriellen Gefäßwandläsionen untersucht.

ß3-Endonexin und Zellmigration von Endothelzellen

ß3-Integrine spielen eine wesentliche Rolle bei der Zellmigration von Endothelzellen. Endothelzellmigration is entscheidend an Heilungsprozessen der Gefäßwand beteiligt. Wir konnten zeigen, dass das zytoplasmatische integrinbindende Protein ß3-Endonexin die Internalisierung der ß3-Integrine reguliert und die Expression des Rezeptors für den urokinaseähnlichen Plasminogen-Aktivator (uPAR) und damit auch die perizelluläre Proteolyse steuert. Wir konnten zeigen, dass dies über den Transkriptionsfaktor NF-kappaB durch direkte Interaktion zwischen ß3-Endonexin und NF-kappaB vermittelt wird. Ein tieferes Verständnis der Bedeutung von ß3-Endonexin hinsichtlich endothelialer Zellmigration könnte neue Ansatzpunkte für die Entwicklung von Strategien der Wundheilung und Restenosierung der Gefäßwand bieten.

Untersuchungen zur Resistenz von Acetylsalicylsäure und Clopidogrel bei Patienten mit koronarer Herzkrankheit

Die antithrombozytäre Therapie mit Clopidogrel in Kombination mit Aspirin verringert die Rate an arteriellen thromboembolischen Komplikationen bei Risikopatienten. Dennoch kommt es auch unter der Kombinationstherapie zu einem thrombotischen Koronararterienverschluss. Als Ursache wird eine unvollständige Hemmung der Thrombozytenaggregation postuliert. Ziel des Projektes ist es zu untersuchen, inwieweit es bei Patienten mit koronarer Herzerkrankung zum Auftreten von Resistenzen gegenüber Aspirin oder Clopidogrel kommt. Wir konnten zeigen, dass besonders bei Infarktpatienten die Aspiringabe in bis zu 20 % der Fälle keinen guten Hemmeffekt erzielt. Gleichzeitig konnten wir nachweisen, dass in den Thrombozyten von Infarktpatienten gehäuft die COX2 exprimiert wird, welche im Gegensatz zu COX1 sehr schlecht durch Aspirin hemmbar ist. Ähnliche Befunde konnten wir für Clopidogrel erheben. Bis zu 20 % der Patienten mit koronarer Herzerkrankung zeigen kein adäquates Ansprechen auf Clopidogrel. Der Mechanismus ist weitgehend unbekannt. Ziel des Forschungsvorhabens war es zu erkennen, dass die Resistenz gegenüber antithrombozytären Wirkstoffen bei ca. einem Fünftel der Patienten mit koronarer Patienten auftritt??, welches hinsichtlich Primär- und Sekundärprävention bedeutsam sein kann.

Antithrombotische Therapie bei Vorhofflimmern
 
Die antithrombotische Therapie bei Vorhofflimmern ist entscheidend zur Reduktion von thromboembolischen Schlaganfällen. Obwohl die Antikoagulation die derzeitige Standardtherapie darstellt, werden Patienten häufig nicht konsequent behandelt. Ursache dafür sind die oft schwierige Einstellung der Laborgerinnungswerte und die Compliance des Patienten. Darüber hinaus haben viele Patienten Begleiterkrankungen wie die koronare Herzkrankheit, welche einer antithrombozytären Therapie bedarf. Wir führten in den letzten Jahren die erste kontrollierte Pilotstudie bei Patienten mit Vorhofflimmern durch, welche die orale Antikoagulation mit einer kombinierten antithrombozytären Therapie (Aspirin plus Clopidogrel) hinsichtlich des Einflusses auf das Gerinnungs- bzw. Thrombozytensystem verglich. Die Pilotstudie war Ausgangspunkt für eine derzeit multizentrische und internationale Studie, welche den klinischen Effekt von Aspirin plus Clopidogrel versus Marcumar bei Patienten mit Vorhofflimmern untersucht. 

Derzeit laufend:

A) Experimentelle Projekte

Einfluss von Stickstoffmonoxid (NO) auf die Thrombozytenadhäsion - Rolle der ß3-Integrine bei der Regulation der endothelialen und thrombozytären NO-Synthese

Die Adhäsion von Thrombozyten am Endothel spielt eine zentrale Rolle für die Progression atherosklerotischer Gefäßläsionen. Nach Aktivierung setzen Thrombozyten proinflammatorische Mediatoren frei und initiieren die Expression von endothelialen Chemokinen und Adhäsionsmolekülen. Die rezeptorvermittelte Interaktion zwischen Thrombozyten und Endothelzellen wird durch ein komplexes Netzwerk humoraler Faktoren moduliert. In eigenen Vorarbeiten konnte das NO/cGMP/cGMP-Proteinkinase-I-System als einer der wesentlichen Thrombozyteninhibitoren in vivo charakterisiert werden. Sowohl Endothelzellen als auch Thrombozyten exprimieren die konstitutive NO-Synthase-Isoform eNOS und sind in der Lage, NO aus L-Arginin freizusetzen. Im Bereich atherosklerotischer Läsionen ist die endotheliale NO-Synthese beeinträchtigt (Endotheldysfunktion), so dass hier die thrombozytäre NO-Synthese eine herausragende Rolle in der Regulation der Zell-Zell-Interaktionen spielen könnte. Die genaue Bedeutung des thrombozytären vs. endothelialen NO-Systems für die Modulation der Thrombozyten-Endothelzell-Interaktion in vivo ist jedoch bislang nur unzureichend geklärt. Die enzymatische Aktivität der eNOS wird durch eine Vielzahl unterschiedlicher Faktoren reguliert. Als Ca2+/Calmodulin-abhängiges Enzym wird eNOS durch einen Anstieg des intrazellulären Calciums aktiviert. Zusätzlich wurden Ca2+-unabhängige Regulationswege beschrieben. Neben einer Steuerung auf transkriptioneller Ebene sind Phosphorylierungsprozesse an der Regulation der eNOS-Aktivität beteiligt. Außerdem scheinen auch Veränderungen der subzellulären Lokalisation von eNOS sowie die Interaktion mit regulatorischen Proteinen die Aktivität des Enzyms zu modulieren. Die genauen Signaltransduktionskaskaden, die einer Ca2+-unabhängigen Regulation der eNOS in Thrombozyten und Endothelzellen zugrunde liegen, sind jedoch bislang nur unzureichend bekannt. Neben ihrer eingangs erwähnten Funktion als Zelladhäsionsmoleküle sind Integrine in der Lage, bidirektional Information vom Extrazellulärraum in die Zelle zu übertragen. Die Bindung von Integrinen an spezifische Liganden (z. B. im Rahmen von Thrombozyten-Endothelzell-Interaktionen) und eine dadurch induzierte lokale Konzentrierung von Integrinrezeptoren auf der Zelloberfläche (sog. Clustering) vermitteln dabei über den zytoplasmatischen Rezeptoranteil der Untereinheit die Aktivierung intrazellulärer Signaltransduktionskaskaden. Ein früher Schritt, der durch Ligand-Bindung an den Integrin-Rezeptor induziert wird, ist die Rekrutierung, Tyrosinphosphorylierung und damit Aktivierung von sog. Focal-Adhesion-Kinasen (u.a. pp60src, pp125FAK, pp72syk). In der Folge kommt es zur Aktivierung einer Reihe weiterer Kinasen, insbesondere der MAP-Kinasen (Serin-Threonin-Kinasen), aber beispielsweise auch der Phosphatidylinositol-Kinasen. Auch die Proteinkinase C sowie der Transkriptionsfaktor Nf-kappaB werden durch Integrin-Clustering aktiviert. Integrine bzw. die durch diese vermittelten Zell-Zell- oder Zell-Matrix-Interaktionen könnten daher die eNOS-abhängige NO-Synthese in Endothelzellen und Thrombozyten modulieren. Inwieweit die endotheliale/thrombozytäre NO-Synthese jedoch tatsächlich einer Regulation durch Integrine unterliegt, ist bislang nur unzureichend geklärt. Ziel des Forschungsvorhabens ist es zu klären, 1.) welche Bedeutung die endotheliale vs. thrombozytäre NO-Synthese für die Regulation der Interaktion zwischen atherosklerotisch veränderter Gefäßwand und Thrombozyt besitzt und 2.) inwieweit die Ligation von ß3-Integrinen (im Rahmen von Zell-Zell-Interaktionen) an der Regulation der NO-Synthese beteiligt ist.

Bedeutung des cGMP-abhängigen Proteinkinase-1/VASP/IRAG-Signalweges für die Regulation der Thrombozytenadhäsion unter physiologischer und pathophysiologischer Bedingung

Die rezeptorvermittelte Interaktion zwischen Thrombozyten und Endothelzellen unter physiologischen, insbesondere jedoch unter pathophysiologischen Bedingungen, unterliegt der Regulation durch ein komplexes Netzwerk humoraler Mediatoren. Einer der potentesten endogenen Thrombozyten-Antagonisten ist dabei Stickstoffmonoxid (NO). Sowohl Endothelzellen als auch Thrombozyten besitzen die konstitutive NO-Synthase-Isoform eNOS und sind in der Lage, NO zu produzieren. NO reguliert u. a. die Expression von thrombozytären Adhäsionsmolekülen und induziert in vitro eine signifikante Reduktion der Adhäsion von Thrombozyten an kultivierten Endothelzellen. Entsprechend konnten eigene In-vivo-Untersuchungen zeigen, dass die Thrombozyten-Endothelzell-Interaktionen in eNOS-defizienten Mäusen unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen sowohl im Bereich der Makro- als auch in der Mikrozirkulation dramatisch gesteigert sind. Interessanterweise war auch ein isolierter Defekt der thrombozytären eNOS-Expression mit einer vermehrten Thrombozytenadhäsion verbunden. Dies unterstreicht die (patho-)physiologische Relevanz der thrombozytären NO-Synthese, die einen zentralen autoregulativen Mechanismus darzustellen scheint.

Als Rezeptor für NO fungiert in Thrombozyten das cGMP/cGMP-Proteinkinase-I-(cGKI-)System. Die cGMP-abhängige Proteinkinase wiederum phosphoryliert Zielproteine wie das "Vasodilator-stimulated Phosphoprotein" VASP und "Inositol-1,4,5-Trisphosphate Receptor-associated cGMP Kinase Substrate" IRAG. Die genaue Bedeutung diskreter cGMP/cGKI-Zielproteine für die Regulation der Thrombozytenadhäsion ist jedoch bislang nicht hinreichend geklärt. Ziel gegenwärtiger Untersuchungen meiner Arbeitsgruppe ist es daher, die Bedeutung insbesondere der cGKI-Substrate VASP und IRAG für den Prozess der Thrombozytenadhäsion näher zu definieren. In enger Kooperation mit Herrn Prof. U. Walter (SFB 355) untersuchen wir daher gegenwärtig die Dynamik der Thrombozytenrekrutierung (physiologische und pathophysiologische Bedingungen) bei der VASP-defizienten Maus. In Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Herrn Prof. F. Hofmann soll andererseits der thrombozytäre Phänotyp IRAG-defizienter Tiere charakterisiert werden. Die genannten Untersuchungen könnten wesentlich zu einem besseren Verständnis der molekularen Determinanten der NO/cGMP/cGKI-abhängigen Signaltransduktion in Thrombozyten beitragen und in die Entwicklung neuer antithrombozytärer Strategien münden.

 

Bedeutung der adhäsionsgesteuerten Thrombozytensekretion für die Atherogenese

Herstellung und genetische Modifizierung von funktionellen Thrombozyten aus CD34+-Vorläuferzellen

Thrombozyten spielen eine wesentliche Rolle in der Entwicklung der Arteriosklerose. Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist es, die Interaktion von Thrombozyten und Endothelzellen und die daraus resultierende Freisetzungsreaktion (Sekretion) der Thrombozyten zu untersuchen. Die der Adhäsion von Thrombozyten und Endothelzellen zugrunde liegenden Mechanismen und deren Auswirkungen auf die Sekretion sollen näher definiert werden. Insbesondere soll die Bedeutung des ß3-Integrins GPIIb-IIIa für die Sekretion und Neubildung von Chemokinen und Wachstumsfaktoren evaluiert werden. Weiterhin ist die Entwicklung von genetisch modifizierten Prothrombozyten aus megakaryozytären Vorläuferzellen vorgesehen, um die Bedeutung von integrin-, aber auch sekretionsmodulierenden Proteinen für die Thrombozytenfunktion zu untersuchen und anhand geeigneter Mausmodelle zu charakterisieren.

Intravitalmikroskopische Analyse der Adhäsion von Thrombozyten an Endothelzellen und an Gefäßwandverletzungen der Maus

Um die Mechanismen der Thrombozyteninteraktion mit der Gefäßwand näher untersuchen zu können, etablierten wir in der Vergangenheit die Intravitalmikroskopie. Mit dieser Methode ist es möglich, in vivo die Thrombusentstehung nach Gefäßwandverletzungen zu analysieren. Die Methode ist geeignet, im Organismus neue Strategien zur Verhinderung von Thrombosen zu entwickeln und neue Substanzen, welche die Thrombozytenfunktion beeinflussen, zu charakterisieren. Derzeit werden in unserem Labor weitere Anstrengungen unternommen, Mausmodelle der arteriellen und auch venösen Thrombose zu evaluieren. Durch die expandierende transgene Maustechnologie werden zukünftig krankheitsnahe In-vivo-Modelle notwendig sein, um komplexe Fragestellungen im Bereich der Thrombose und Atherosklerose zu untersuchen.

Bedeutung von ß3-Endonexin für die ß3A-Integrin-vermittelte Modulation der uPAR-Expression

ß3-Integrine bilden eine Familie von Adhäsionsrezeptoren, die Zell-Zell- und Zell-Matrix-Interaktionen vermitteln und damit entscheidend an Mechanismen der Zelladhäsion, Migration und Proliferation vaskulärer Zellen wie Endothelzellen oder glatten Muskelzellen beteiligt sind. Integrine fungieren jedoch nicht alleine als Zelladhäsionsrezeptoren, sie sind zusätzlich in der Lage, Informationen vom Extrazellulärraum in die Zelle zu übertragen ("outside-in"-Signalling). Auf diesem Weg regulieren Integrine zentrale zellphysiologische Prozesse wie die Zellproliferation, das Zellwachstum, die Zelladhäsion und die Zellmigration. Die Zellmigration wird jedoch nicht alleine über Integrine reguliert, insbesondere Proteasen wie die Serinprotease Urokinase spielen für die Migration von vaskulären Zellen eine zentrale Rolle. Über den spezifischen Rezeptor uPAR wird Urokinase an der Zelloberfläche fixiert und erlaubt über die Degradation extrazellulärer Matrixproteine die gezielte Zellmigration. ß3A-Integrine supprimieren die Expression des hochaffinen Urokinase-Rezeptors uPAR. Zwar ist die Interaktion des Adapterproteins ß3-Endonexin mit dem NITY-Motiv der zytoplasmatischen Domäne von ß3A-Integrin Voraussetzung für die integrinvermittelte Downregulation von uPAR, die weitere ß3-Endonexin-abhängige intrazelluläre Signaltransduktion ist jedoch bislang nicht geklärt. Ziel des geplanten Projektes ist es daher, die der durch ß3-Endonexin mediierten Inhibition der uPAR-Expression zugrunde liegenden molekularen Mechanismen zu charakterisieren. Aus den zu erwartenden Ergebnissen können ein verbessertes Verständnis der funktionellen Interaktion zwischen Zelladhäsion, Migration und Proliferation gewonnen werden und neue therapeutische Ansatzpunkte resultieren. Die zu erwartenden Ergebnisse tragen zentral zum Verständnis proliferativer und maligner Krankheitbilder bei.

 

Interaktion von Thrombozyten mit Endothelzellen - Mögliche Bedeutung der thrombozyteninduzierten Aktivierung des NF-kB-Systems für die Atherosklerose

Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist es, die Interaktion von Thrombozyten mit Endothelzellen und daraus resultierende Prozesse der Signalübertragung/Transkription in Zellkultur und in vivo im transgenen Mausmodell zu untersuchen. Spezifische Adhäsions- und Sekretionsmechanismen (z. B. ß3-integrinvermittelt) und plättchenabhängige Speichersubstanzen sollen näher definiert werden, die eine Expression NF-kB-regulierter Gene induzieren und dadurch pathophysiologische Bedeutung für die Atherosklerose besitzen. Unter den gleichen Bedingungen wird der Effekt von Thrombozyten auf das endotheliale NF-kB-System untersucht. Besondere Berücksichtigung finden hierbei IkB-Kinase-(IKK-)Komplex-assoziierte Signalwege sowie transkriptionelle Mechanismen. Weiterhin vorgesehen ist die Entwicklung von Strategien zur Inhibierung oben aufgeführter Funktionalitäten bzw. Signalübertragungswege. Die zu erwartenden Ergebnisse werden zu einem besseren Verständnis entzündlicher Vorgänge in der frühen Läsion, aber auch beim Fortschreiten der Atherosklerose führen und als neue therapeutische Ansatzpunkte dienen.

 

(B) Klinische Projekte

Monitoring der antithrombozytären Therapie bei Patienten mit koronarer Herzerkrankung und bei koronaren Interventionen

Die antithrombozytäre Therapie ist eine wesentliche medikamentöse Therapie bei akuten Koronarsyndromen und bei koronaren Interventionen. Neben den oralen antithrombozytären Substanzen wie Aspirin und Clopidogrel werden besonders bei koronaren Interventionen intravenöse GPIIb-IIIa-Blocker verabreicht. Während Veränderungen der Gerinnung gut mit herkömmlichen Labormethoden erfasst werden können, ist die Analyse der Thrombozytenfunktionshemmung derzeit nur unvollständig etabliert. Ziel dieses Projektes ist es, mit herkömmlichen aggregometrischen Verfahren neue durchflusszytometrische Verfahren für die Funktionsanalyse der Thrombozyten zu entwickeln und in der Klinik zu etablieren. Auf diese Weise kann besonders bei Risikopatienten die antithrombozytäre Therapie überprüft und gegebenenfalls optimiert werden. Mit diesen Methoden ist es möglich, Patienten, die resistent gegen antithrombozytäre Therapeutika sind (Aspirin, Clopidogrel), zu identifizieren und die Therapie zu modifizieren.

Evaluierung der antithrombozytären Therapie bei Patienten nach koronarer Stentimplantation

Eine effektive Thrombozytenfunktionshemmung spielt eine zentrale Rolle bei Patienten nach Implantation von koronaren Gefäßstützen. Ungeklärt ist jedoch, welche kombinierte antithrombozytäre Therapie bei Patienten mit elektiver Implantation von koronaren Sents erforderlich ist. Ziel des Forschungsvorhabens ist es zu untersuchen, welche Auswirkung zwei unterschiedliche antithrombozytäre Therapieformen auf die Thrombozytenfunktion haben (Aspirin + Clopidogrel versus Aspirin + Clopidogrel + Abciximab). Es sollen das Ausmaß der Aggregationshemmung unter Stimulation mit unterschiedlichen Agonisten, das Sekretionsverhalten und die Freisetzung von internen Speichern an GPIIb-IIIa-Rezeptoren unter der jeweiligen Therapie geklärt werden. Die zu erwartenden Ergebnisse der Arbeit sollen wichtige Entscheidungshilfen für den differenzierten Einsatz von teuren antithrombozytären Therapieformen bei Patienten, die eine koronare Stentimplantation erhalten, bieten.

Endoluminale Therapie von thorakalen Aortenaneurysmata und Auswirkung auf die Gerinnungs- und Thrombozytenfunktion und systemische Entzündungsreaktion

Die endoluminale Therapie von thorakalen Aortenaneurysmen nimmt einen zunehmenden Stellenwert in der Versorgung von Patienten mit instabilen Aortenerkrankungen ein. In enger Kooperation mit der herzchirurgischen Klinik und Radiologie führen wir endovaskuläre Stentimplantationen durch. Postinterventionelle Veränderungen der Gerinnungs- und Thrombozytenfunktion und die systemischen Entzündungsfaktoren scheinen wesentlich die Thrombosierungs- und Konsolidierungsmechanismen zu beeinflussen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die biochemischen Veränderungen zu charakterisieren und in Bezug zum klinischen Verlauf zu setzen.

Entwicklung eines antithrombozytären und plaquestabilisierenden Hemmstoffes gegen den Kollagenrezeptor GPVI

Ziel des Projektes ist es, einen klinischen Wirkstoff gegen den Kollagenrezeptor GPVI zu entwickeln. Durch unsere Vorarbeiten konnten wir zeigen, dass der GPVI-Rezeptor wesentlich die Thrombusentstehung im Bereich der atherosklerotischen Plaque steuert. Gegenwärtig haben wir einen "high-through-put-screen"-Assay aufgebaut, der es ermöglicht, eine Vielzahl von niedermolekularen Substanzen hinsichtlich Interaktionshemmung von GPVI und Kollagen zu untersuchen. In weiteren Schritten sollen „single-chain"-Antikörper und Immunadhäsine konstruiert werden, welche es erlauben, den GPVI effektiv zu hemmen. Diese Hemmstoffe sollen in verschiedenen In-vitro- und In-vivo-Assays validiert werden. Mittelfristiges Ziel ist die Entwicklung eines klinisch einsetzbaren Hemmstoffes, der die Behandlung akuter Koronarsyndrome und auch die der Prävention atherothrombotischer Krankheitsbilder wirksam verbessert.

Prognostische Bedeutung der Resistenz gegenüber antithrombozytären Substanzen bei Patienten mit koronarer Herzerkrankung

Bis zu 20 % der Patienten mit koronarer Herzerkrankung reagieren nicht adäquat auf die Gabe von Aspirin oder Clopidogrel. Dies hat wesentliche Bedeutung für die Wahl des antithrombozytären Therapeutikums in der Sekundärprophylaxe. Ziel der laufenden Untersuchung ist es, durch Analyse der Thrombozytenfunktionshemmung unter chronischer Aspirin- oder Clopidogreltherapie die prognostische Bedeutung der Medikamentenresistenz hinsichtlich Auftreten von Tod, Myokardinfarkt oder wiederkehrender Angina pectoris nach koronarer Stentimplantation zu untersuchen.

Endoluminale Therapie von thorakalen Aortenaneurysmata und Auswirkung auf die Gerinnungs- und Thrombozytenfunktion und systemische Entzündungsreaktion

Die endoluminale Therapie von thorakalen Aortenaneurysmata nimmt einen zunehmenden Stellenwert in der Versorgung von Patienten mit instabilen Aortenerkrankungen ein. In enger Kooperation mit der herzchirurgischen Klinik und Radiologie führen wir endovaskuläre Stentimplantationen durch. Postinterventionelle Veränderungen der Gerinnungs- und Thrombozytenfunktion und die systemische Entzündungsfaktoren scheinen die Thrombosierungs- und Konsolidierungsmechanismen wesentlich zu beeinflussen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die biochemischen Veränderungen zu charakterisieren und in Bezug zum klinischen Verlauf zu setzen.

Entwicklung eines antithrombozytären und plaquestabilisierenden Hemmstoffes gegen den Kollagenrezeptor GPVI

Ziel des Projektes ist es, einen klinischen Wirkstoff gegen den Kollagenrezeptor GPVI zu entwickeln. Durch unsere Vorarbeiten konnten wir zeigen, dass der GPVI-Rezeptor wesentlich die Thrombusentstehung im Bereich der atherosklerotischen Plaque steuert. Gegenwärtig haben wir einen "high-through-put-screen"-Assay aufgebaut, der es ermöglicht, eine Vielzahl von niedermolekularen Substanzen hinsichtlich Interaktionshemmung von GPVI und Kollagen zu untersuchen. In weiteren Schritten sollen "single-chain"-Antikörper und Immunadhäsine konstruiert werden, welche es erlauben, den GPVI effektiv zu hemmen. Diese Hemmstoffe sollen in verschiedenen In-vitro- und In-vivo-Assays validiert werden. Mittelfristiges Ziel ist die Entwicklung eines klinisch einsetzbaren Hemmstoffes, der die Behandlung akuter Koronarsyndrome und auch die Prävention atherothrombotischer Krankheitsbilder wirksam verbessert.

Prognostische Bedeutung der Resistenz gegenüber antithrombozytären Substanzen bei Patienten mit koronarer Herzerkrankung

Bis zu 20 % der Patienten mit koronarer Herzerkrankung reagieren nicht adäquat auf die Gabe von Aspirin oder Clopidogrel. Dies hat wesentliche Bedeutung für die Wahl des antithrombozytären Therapeutikums in der Sekundärprophylaxe. Ziel der laufenden Untersuchung ist es, durch Analyse der Thrombozytenfunktionshemmung unter chronischer Aspirin- oder Clopidogreltherapie die prognostische Bedeutung der Medikamentenresistenz hinsichtlich Auftreten von Tod, Myokardinfarkt oder wiederkehrender Angina pectoris nach koronarer Intervention zu untersuchen.

Einfluss der Thrombozytenaktivität und kombinierter antithrombozytärer Therapie auf die Intimaproliferation und Plaqueprogression im Bereich der Carotis bei Patienten mit Diabetes mellitus

Eine wesentliche zukünftige Herausforderung für die kardiovaskuläre Medizin wird die Primär- und Sekundärprävention bei Patienten mit Diabetes sein. Diabetiker weisen eine erhöhte systemische Thrombozytenaktivierung auf, welche mit einer erhöhten kardiovaskulären Morbidität und Mortalität einhergeht. In einer derzeit laufenden Studie untersuchen wir eine mögliche Assoziation zwischen Thrombozytenaktivierung und Atheroskleroseentwicklung im Bereich der Carotis (duplexsonografisch) bei Patienten mit Diabetes mellitus. In tieraxperimentellen Untersuchungen zeigten wir, dass die Monotherapie mit Aspirin oder Clopidogrel die Atheroskleroseentwicklung in der Maus hemmt, die Kombination der beiden Medikamente jedoch synergistisch wirkt und einen stärkeren hemmenden Effekt als die Einzelsubstanzen auf die Atheroskleroseentwicklung ausübt. Nach Abschluss der Untersuchungen planen wir eine medikamentöse Interventionstherapie mit einer kombinierten antithrombozytären Therapie mit den Endpunkten Intima- und Plaqueprogression im Bereich der Carotis und klinischen Endpunkte. Falls die tierexperimentellen Befunde sich auf den Menschen übertragen lassen, ist denkbar, dass der frühe Einsatz einer dualen antithrombozytären Therapie sowohl primär- als auch sekundärpräventiv sinnvoll bei der "Hochrisikogruppe" Diabetes ist.

Kooperationen

PD Dr. K. Brand
Institut für Klinische Chemie und Pathobiochemie
Klinikum rechts der Isar
Technische Universität München

(Regulation des IkB-Kinase-Komplexes, gemeinsamer DFG-Fortsetzungsantrag, in Revision)

Gemeinsame Veröffentlichungen:  
J Exp Med. 2002; 196:887-96.
J Cell Sci. 2002;115:3879-3888.
Thromb Haemost. 2002;88:307-14.
Atherosclerosis. 2000;148:75-85.
Circulation. 1998;98:1164-71.

Professor Dr. F. Hoffmann
Institut für Pharmakologie der Technischen Universität München

(Charakterisierung gekreuzter Mäuse mit ApoE-Maus und Evaluierung der Thrombozytenfunktion und Progression der Atherogenese)

Professor Dr. M. Schmitt und PD Dr. E. Lengyel
Frauenklinik der TU München

(uPAR und b3-Integrine, gemeinsamer DFG-Forschungsantrag Le 1012/2-1)

Gemeinsame Veröffentlichungen: 
J Cell Sci. 2002;115:3879-3888.
Mol Cell Biol. 2001, 12:2118-32.

PD Dr. A. Reininger
Anatomisches Institut der Technischen Universität München

(Thrombozyten/Endothel-Adhäsion)

Gemeinsame Veröffentlichungen: 
Circulation. 1997;96:1809-18.
Thromb Res. 1996;83:341-9.
Arterioscler Thromb Vasc Biol. 1996;16:621-7.
Thromb Haemost. 1994;72:912-8.

PD Dr. Richter und Professor Dr. Höfler
Institut für Pathologie und Pathologische Anatomie der Technischen Universität München

(Histologie und Immunhistologie)

Gemeinsame Veröffentlichungen: 
J Exp Med. 2002; 196:887-96.

Nationale wissenschaftliche Kooperationen außerhalb der Fakultät für Medizin der TU München

Professor Dr. U. Walter
Institut für Klinische Biochemie der Universität Würzburg

(Charakterisierung der In-vivo-Thrombozytenfunktion der VASP-Knock-out-Maus in der Intravitalmikroskopie)

Gemeinsame Veröffentlichung: 
in Revision, siehe 2.2 Originalarbeiten

Professor Dr. W. Kolanus
Genzentrum der Universität München

(b-Endonexin und b3-Integrine)

Gemeinsame Veröffentlichung: 
J Cell Sci. 2002;115:3879-3888.
J Cell Sci. 2001;114:1101-13.

PD Dr. P. Mayinger
ZMBH, Universität Heidelberg

(ATP-Azido-Labeling des GPIIb-IIIa-Rezeptors)

Gemeinsame Veröffentlichung: 
Am J Physiol. 1994;267:H1098-106.
Biochim Biophys Acta. 1992;1137:77-81.

Professor Dr. Kleinschmidt
DKFZ, Heidelberg

(Herstellung eines rekombinanten Adeno-assoziierten Virus (rAAV))

Professor Dr. M. Lohse
Institut für Pharmakologie der Universität Würzburg

(Thrombozytäre Charakterisierung transgener Mäuse)

PD Dr. A. Ruf
Institut für Klinische Chemie, Klinikum Karlsruhe

(Elektronenmikroskopie)

Gemeinsame Veröffentlichung: 
Thromb Haemost. 1998;80:994-1001.
Circulation. 2000;102:890-7.

Professor Dr. S. Offermann
Institut für Pharmakologie der Universität Heidelberg

(Charakterisierung von Gaq-Knockout-Mäusen)

Professor Dr. Engelmann
LMU München

(intravasale Koagulation)

Gemeinsame Veröffentlichung: 
Thromb Res. 2001;10:53-64.       

 

Internationale wissenschaftliche Kooperationen

Professor Dr. M. Ginsberg
Research Institute of Scripps Clinic, Kalifornien

(Regulation der b3-Integrine)

Gemeinsame Veröffentlichung: 
J Clin Invest. 1991;88:1128-34. 
J Biol Chem. 1992;267:22211-6.

Prof. Dr. E. Lengyel
University of San Francisco, USA

(uPAR und b3-Integrine)

Gemeinsame Veröffentlichung: 
Mol Cell Biol. 2001, 12:2118-32.

Dr. Jari Ylänne
Department of Biochemistry, Biocenter Oulu, University of Oulu, Finnland

(b3-Endonexin und Integrin-Import)

Gemeinsame Veröffentlichung: 
J Cell Sci. 2001;114:1101-13.

Prof. Dr. Nigel Mackman
The Scripps Research Institute, La Jolla, Kalifornien

(Transkriptionelle Regulation von NF-kappaB-gesteuerten Genen)

PD Dr. Heinzmann
GSF München

(Elektronenmikroskopie)

Gemeinsame Veröffentlichung: 
J Exp Med. 2002; in Druck, siehe 2.2 Originalarbeiten
Thromb Haemost. 1994;72:912-8.

Derzeitige Förderungen

Deutsche Forschungsgemeinschaft

Wilhelm Sanderstiftung

Preise/Ehrungen

1999
Aufnahme in die "Ranking"-Liste der meistzitierten deutschen Herz- und Kreislaufforscher, Laborjournal 1/99

2001 
Aufnahme in die "Ranking"-Liste der meistzitierten deutschen Herz- und Kreislaufforscher, Laborjournal 9/02

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