Forscher finden heraus, warum sich Aortenaneurysmen im Bogen oder im Bauchbereich bilden

Erweiterte Gefäße in der Hauptschlagader (Aorta) können lebensgefährlich sein, wenn sie reißen. Sogenannte Aortenaneurysmen bilden sich meist an den gleichen Stellen des großen Blutgefäßes: entweder im oberen Bogen oder im Bauchraum.

„Wir wollten verstehen, warum genau diese Stellen betroffen sind. Was unterscheidet sie von anderen?“, sagt Professor Daniela Wenzel, Leiterin des Lehrstuhls für Systemphysiologie an der Ruhr-Universität Bochum.

Eine Untersuchung der Genaktivität in der innersten Schicht von Blutgefäßen zeigte, dass selbst bei gesunden Mäusen dort Anomalien auftreten. Das Forschungsteam veröffentlichte seine Ergebnisse am 4. Juli in der Fachzeitschrift Angiogenesis.

Stempeltechnik erleichtert endotheliale RNA-Analyse

Um herauszufinden, was die immer wieder betroffenen Gefäßbereiche von anderen unterscheidet, entwickelten Wenzel und ihr Team aus Bochum und Bonn im Rahmen des Sonderforschungsbereichs/Transregio 259 „Aortenerkrankungen“ eine Methode, um gezielt das Aortenendothel, also die innerste Schicht des Blutgefäßes, zu untersuchen.

„Von anderen Gefäßerkrankungen wie der Arteriosklerose wissen wir, dass Veränderungen in dieser inneren Schicht schon lange vor dem Auftreten von Symptomen auftreten“, sagt der Forscher.

Den Forschern gelang es, mithilfe einer Kaltprägetechnik ausschließlich Aortenendothelzellen gesunder Mäuse zu isolieren. Aus diesen kleinen Proben, die nur etwa 350 einzelne Zellen enthielten, konnten sie die RNA isolieren und untersuchen. Sie analysierten die genetische Aktivität in verschiedenen Bereichen der Aorta und verglichen Bereiche, in denen sich häufig Aneurysmen bilden, mit solchen, in denen dies nicht der Fall ist.

Genetische Anomalien

„Wir haben spezifische Muster aktivierter Gene an Stellen identifiziert, an denen sich die Fortsätze häufig bilden“, erklärt Alexander Bruckner, Doktorand in der Arbeitsgruppe des Instituts für Physiologie I des Universitätsklinikums Bonn und der Universität Bonn und Erstautor der Studie. „Diese ungewöhnlich aktiven Gene beeinflussen beispielsweise Veränderungen der extrazellulären Matrix, die Bildung neuer Blutgefäße und bestimmte Entzündungsreaktionen.“

Solche genetischen Anomalien wurden auch in menschlichem Aneurysmagewebe gefunden. Gemeinsam mit Kollegen vom Physiologischen Institut der Universität Lübeck bestimmten die Forscher zudem die Steifigkeit des Endothels in gesunden Aorta-Proben. Je weniger elastisch das Endothel ist, desto schädlicher ist es für die Gefäßgesundheit. Sie zeigten, dass das Endothel in Bereichen, in denen sich häufig Aneurysmen bilden, steifer war als in Kontrollbereichen.

Im nächsten Schritt verwendete das Team ein etabliertes Knockout-Mausmodell, das durch gezielte genetische Modifikationen zur Bildung von Aneurysmen neigt. Wird diesen Mäusen zusätzlich Bluthochdruck verabreicht, bilden sich Aortenaneurysmen. Sie verglichen die genetische Aktivität im Aortenendothel genetisch veränderter Mäuse ohne Aneurysmen mit der Aktivität von Mäusen, die durch den zusätzlichen Bluthochdruck Aneurysmen entwickelten.

„Bei den Mäusen mit Aneurysmen fanden wir deutlich mehr Genveränderungen in derselben Kategorie als bei gesunden Mäusen“, sagt Brueckner. „Bei den Aneurysmen-Mäusen wiesen zudem Veränderungen in der Gefäßwand auf.“

Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die Stellen, an denen sich Aneurysmen häufig bilden, von vornherein Schwachstellen darstellen. „Wir wissen nicht genau, warum das so ist – es könnte mit den mechanischen Bedingungen und der Durchblutung in diesen Bereichen zusammenhängen, oder vielleicht ist eine veränderte Genaktivität in diesen Bereichen von Geburt an vererbt“, erklärt Wenzel.

Letzteres erscheint plausibel, da sich die Aorta aus verschiedenen embryonalen Vorläuferzellen in unterschiedlichen Höhen entwickelt. „Kommen dann noch Risikofaktoren wie Rauchen und Bluthochdruck hinzu, sind diese Bereiche besonders anfällig für die Entstehung eines Gefäßaneurysmas“, betont der Arzt.

Sie hofft, dass die Grundlagenforschung zu einem besseren Verständnis der Prozesse führt, die zur Aneurysmabildung beitragen und dass sich daraus letztlich neue Ansätze für die medikamentöse Behandlung ergeben.