Ein molekularer Spezialist für Arterien

Atherosklerose ist eine entzündliche Erkrankung der Arterien. Schon seit längerem weiß man, dass auch weiße Blutzellen, die Leukozyten, daran beteiligt sind. Sie werden im Verlauf der Atherosklerose durch Botenstoffe angelockt und lösen eine Entzündung in der Gefäßwand aus. Dadurch werden weitere Umbauprozesse in der Gefäßwand angestoßen, die schließlich zu den gefährlichen Plaques führen. Das Anlocken von Leukozyten ist ein wichtiger Prozess bei allen Entzündungen im Körper. Allerdings gibt es einen wesentlichen Unterschied zwischen akuten, möglicherweise Infekt-bedingten Entzündungen und der Atherosklerose: In akuten Entzündungen ist das Einströmen von Leukozyten für die Heilung wichtig, bei der Atherosklerose hingegen verschlimmern sie den Krankheitsverlauf.

Die Forscher um DZHK-Professor Oliver Söhnlein haben sich deshalb die Frage gestellt, ob es Moleküle gibt, die spezifisch Leukozyten in der Atherosklekrose anlocken, nicht jedoch bei anderen Entzündungen. Söhnlein und sein Team stießen dabei auf das Protein Cathepsin G. Es gehört zur Familie der Proteasen, das sind Enzyme welche Proteine abbauen.

In isolierten menschlichen Gefäßen konnten die Forscher mithilfe eines leuchtenden Antikörpers nachweisen, dass Cathepsin G in der Tat an der Oberfläche von Arterien vorkommt, nicht jedoch in Venen (siehe Foto). Arterien sind große Gefäße, welche die Organe wie Herz und Niere mit sauerstoffreichem Blut versorgen. Dass das Cathepsin G Leukozyten anzieht, konnten die Forscher an Knockout-Mäusen zeigen – das sind Tiere, die dieses Protein nicht bilden können. Als diese Tiere an einer Atherosklerose erkrankten, sammelten sich in ihren Arterien erheblich weniger Leukozyten an, als in normalen atherosklerosekranken Mäusen. Auch hatten sich bei den Knockout-Mäusen deutlich weniger Plaques in den Gefäßwänden gebildet.

Warum das Cathepsin G nur in Arterien vorkommt, hat nach Erkenntnissen der Forscher mit den dort vorhandenen Scherkräften zu tun, die höher sind als die in venösen Gefäßen. Zum einen aktivieren die Scherkräfte einen bestimmten Typ von weißen Blutkörperchen, welche daraufhin vermehrt Cathepsin G ausschütten. Außerdem ist das Protein an der Organisation von Integrinen beteiligt, die es so ermöglichen, dass Leukozyten den hohen Scherkräften in der Arterie Stand halten.

Der entdeckte Mechanismus bietet zum ersten Mal die Chance, Entzündungsprozesse in arteriellen Gefäßen selektiv zu hemmen. Dadurch würden andere Entzündungen, welche ältere, atherosklerosekranke Menschen oft noch zusätzlich haben, unbeeinflusst bleiben – ein entscheidendes Kriterium für eine nebenwirkungsarme Atherosklerosetherapie.

Originalarbeit:

Cathepsin G Controls Arterial But Not Venular Myeloid Cell Recruitment, Circulation, dx.doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.116.024790

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