Kardiovaskuläre Zellforschung

Schwerpunkte

Interaktion von Blut- und Gewebezellen mit neuen Stent-Polymeren
Mechanotransduktion von glatten Gefäßmuskelzellen und Endothelzellen

 

 

Mitarbeiter

PD Dr. med. Raila Busch (AG Leitung)

Fon: +49(0)3834 86-80516

E-Mail: buschr@uni-greifswald.de

Dr. rer. nat. Anne Strohbach (PostDoc)

Fon: +49(0)3834 86-80092

E-Mail: strohbac@uni-greifswald.de

Dr. Martin Bahls, Ph. D. (PostDoc)

Fon: +49(0)3834 86-80647

E-Mail: bahlsm@uni-greifswald.de

Dipl. Pharm. Florian Lorenz (Doktorand)

Fon: +49(0)3834 86-80468

E-Mail:

Roswitha Dressler (MTA)

Fon: +49(0)3834 86-80470

E-Mail: roswitha.dressler@gmx.de

Medizindoktoranden:

Daniel Seifert

Malte Pennewitz

Lennard Kottke

Hanno Wetzel

Edison Abdiu

Kontakt

AG Kardiovaskuläre Zellforschung
Klinik und Poliklinik für Innere Medizin B
Universitätsmedizin Greifswald
Forschungscluster III
Fleischmannstraße 41
17475 Universitäts- und Hansestadt Greifswald
E-Mail: buschr@uni-greifswald.de
Fon: +49(3834) 86-80516

 

 

Aktuelle Themen für Doktorarbeiten:

  • Interaktionen von humanen Endothelzellen mit Stentoberflächenmaterialien mittels atomic force measurement
  • Der Einfluss des APJ auf die Motilität von humanen Endothelzellen bei Behandlungen mit Statinen

 

 

Interaktion von Blut- und Gewebezellen mit neuen Stent-Polymeren

Hintergrund: Gefäßstützen für koronare Arterien, sogenannte Stents, helfen vielen Menschen, ein normales Leben zu führen: Sie werden eingesetzt, wenn ein Blutgefäß verstopft ist oder zu verstopfen droht, und sie sorgen dafür, dass das Blut wieder ungehindert fließen kann.
Die klinischen Anforderungen an einen optimalen Koronarstent sind umfangreich. So sollte ein idealer Stent eine gute Biokompatibilität und eine möglichst rasche Endothelialisierung der Stent-Streben erzeugen. Trotz Entwicklung hoch innovativer Stents ist die bedeutsamste klinische Problematik nach Implantation eines Koronarstents weiterhin die Entstehung von In-Stent-Restenosen und Entwicklung von Stent-Thrombosen. Ursächlich hierfür ist eine komplexe inflammatorische Reaktion der im Blut und an der Gefäßwand vorhandenen Zellen mit dem Stent-Material.
Unser Forschungsschwerpunkt zielt auf die Identifizierung der pathophysiologischen Ursachen dieses Prozesses mittels Untersuchungen zur Interaktion von Thrombozyten, Leukozyten, Endothelzellen und glatten Muskelzellen mit funktionalisierten Materialoberflächen (u. a. verschiedene Stent-Materialien, Polymere) in in vitro Perfusionsmodellen (Zell-und Gewebeperfusionssysteme). Anhand dieser Modelle, mit denen physiologische Flussverhältnisse in vitro hergestellt werden können, werden Adhäsion und Aktivierung von Leukozyten und Thrombozyten an Endothelzellen auf verschiedenen Materialoberflächen untersucht.

 

 

 

Die labortechnischen Standardverfahren zur Untersuchung von Gewebeverträglichkeit umfassen Vitalitäts- und Proliferationstest. In den letzten Jahren wurden insbesondere für die Untersuchung von Interaktionen o.g. Zellen mit neuen Stent-Polymeroberflächen analytische Funktionstests etabliert und durchgeführt, um zu  prüfen, ob das Material einen Einfluss auf die Funktion bzw. mechanischen Eigenschaften der Zellen hat. Hierzu gehört die fluoreszenzmikroskopische Untersuchung der endothelialen Glykokalix, die Durchführung von Analysen zellspezifischer Rezeptoren, Moleküle und Stoffwechselprodukte auf Transkriptions- und Translationsebene.

 

 

Darstellung der Glykokalix mittels konfokaler Laser-Scanning Mikroskopie (CLSM)
Oberflächenspezifische Aktivierung, Adhäsion und Aggregation von humanen Thrombozyten mittels SEM

 

Unsere Untersuchungen sind in das vom BMBF geförderte RESPONSE Verbund-Projekt (Projektbereich 1) eingebunden und werden bis 2018 gefördert.

 

Publikationen:

1.     Wulf K, Schünemann A, Strohbach A, Busch R, Felix SB, Schmitz KP, Sternberg K, Petersen S. Development of a tunable drug delivery system based on chitosan/polyacrylic acid polyelectrolyte multilayers from biodegradable scaffolds. BioNanoMat 2015 Aug. doi: 10.1515/bnm-2015-0011. Epub ahead of print.

2.     Strohbach A and Busch R. Polymers for Cardiovascular Stent Coatings. Int J Pol Sci 2015 May. doi: 10.1155/2015/782653. Epub ahead of print.

3.     Petersen S, Strohbach A, Busch R, Felix SB, Schmitz KP, Sternberg K. Site-selective immobilization of anti-CD34 antibodies to poly(l-lactide) for endovascular implant surfaces. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2014 Feb;102(2):345-55. doi: 10.1002/jbm.b.33012.

4.   Busch R, Strohbach A, Petersen S, Sternberg K, Felix SB. Parameter of Endothelial Function are Dependent on Polymeric Surface Material. Biomed Tech (Berl). 2013 Sep 7. doi: 10.1515/bmt-2013-4053.

5.   Busch R, Strohbach A, Rethfeldt S, Walz S, Busch M, Petersen S, Felix S, Sternberg K. New stent surface materials the impact of polymer-dependent interactions of human endothelial cells, smooth muscle cells, and platelets. Acta Biomater. 2013; 10(2): 688-700.

 

Buchbeiträge:

1.      Sternberg K, Busch R, Petersen S Polymers in Cardiology. In: Advanced Polymers in Medicine. Springer-Verlag 2015 p. 433-481.

 

Manuskripte:

1.      Strohbach A, Begunk R, Petersen S, Felix SB, Sternberg K, Busch R. Biodegradable stent surface polymers influence the effect of atorvastatin on human coronary arterial cells. Submitted to International Journal of Melecular Science 11/2015.

Tagungsbeiträge

1.      Busch R, Strohbach A, Petersen S, Sternberg K, Felix SB. Parameters of Endothelial Function are Dependent on Polymeric Surface Material. Biomed Tech (Berl) 2013; Sep 7 (Vortrag, BMT 2013 in Graz, Österreich).

2.      Strohbach A, Begunk R, Meyer zu Schwabedissen HE, Felix SB, and Busch R. The antiproliferative effect of atorvastatin is dependent on the stent surface material. European Heart Journal 2012; 33(Abstract Supplement) (Poster, ESC 2012 in München, Deutschland).

3.      Rethfeldt S, Walz SA, Strohbach A, Fleix SB, and Busch R. Interaction of platelets and leukocytes with novel stent-polymer surfaces. Clin Res Cardiol 2012; 101(Suppl 1) (Vortrag, DGK 2012 in Mannheim, Deutschland).

4.     Busch R, Strohbach A, Sczodrok S, Kroemer HK, Sternberg K, and Felix SB. Interaction of Human Endothelial Celss and Thrombocytes with Polymer Surfaces. Biomed Tech 2010; 55(Suppl 1) (Vortrag, BMT 2010 in Rostock, Deutschland). 

Mechanotransduktion von glatten Gefäßmuskelzellen und Endothelzellen

Hintergrund: Die Art des Blutflusses und die Kräfte, welche auf eine Gefäßwand wirken, verursachen dramatische Veränderungen in der Morphologie und der Expression auf Transkriptions- und Translationsebene von Endothelzellen. Die endotheliale Zellantwort auf einen gestörten Blutfluss trägt in großem Maße zur Ausbildung einer endothelialen Dysfunktion bei und begünstigt die Aktivierung und Adhäsion von Immunzellen. Dies kann zur Entwicklung atherosklerotischer Erkrankungen wie der koronaren Herzkrankheit (KHK) führen.

 

Eine einzelne Schicht von Endothelzellen kleidet die Innenwand eines jeden Blutgefäßes aus. Dabei dient das Endothel als Barriere zwischen dem fließenden Blut und der Gefäßwand, wodurch es permanent mechanischen Reizen ausgesetzt ist. Mechanosensitive Strukturen auf der Zelloberfläche übersetzen diese Stimuli und modulieren so die Zellfunktion. Die Produktion von Stickstoffmonoxid (NO) ist dabei wichtiger Marker für die Endothelfunktion. Eine erhöhte NO-Produktion führt zu einer verbesserten vaskulären Funktion, verringert die Adhäsion von Leukozyten an Endothelzellen, verhindert die Aggregation von Thrombozyten und moduliert die Proliferation glatter Muskelzellen. Gesteuert werden diese Prozesse unter anderem durch den so genannten mechanosensorischen Komplex bestehend aus dem Zell-Zell-Adhäsionsmolekül PECAM-1 (Platelet Endothelial Cell Adhesion Molecule-1), VE-Cadherin (Vascular Endothelial Cadherin) und Flk-1 (Fetal Liver Kinase-1).

Wird das Endothel verletzt, sind die darunter liegenden glatten Muskelzellen plötzlich dem endothelialen Scherstress ausgesetzt. Interessanterweise exprimieren sie ebenfalls eine Reihe der endothelialen mechanosensitiven Strukturen. Ihre Aufgabe und Funktion unter Scherstress ist jedoch bisher wenig untersucht.

 

Intakte Endothelzelle
APJ-defiziente Endothelzelle
Flussspezifische Regulation des APJ-Rezeptors in Endothelzellen

CLSM-Aufnahmen (63x): Zellkern (blau), F-Aktin (rot) und APJ Rezeptor (grün)

 

Unser Forschungsschwerpunkt zielt auf die Charakterisierung des Apelin/APJ-Systems in humanen Endothelzellen. Das Apelin/APJ-System wird in einer Vielzahl an Geweben und Organen exprimiert. Auf Grund seiner Lokalisation in vaskulären Endothel- und glatten Muskelzellen wird derzeit vor allem seine Rolle in der vaskulären Homöostase und im kardiovaskulären System untersucht. Die Apelin-Isoformen Apelin-12 und Apelin-13 wurden in diesem Zusammenhang bisher als bioaktiv beschrieben. Obwohl das apelinerge System in vielen vaskulären Endothelzellen exprimiert wird, wurden Apelin und sein G-Protein gekoppelter Rezeptor APJ bisher nicht als Überträger mechanischer Reize in Betracht gezogen.

Publikationen:

1.     Busch R, Strohbach A, Pennewitz M, Lorenz F, Bahls M, Busch MC, Felix SB. Regulation of the endothelial apelin/APJ system by hemodynamic fluid flow. Cell Signal 2015 Jul;27(7):1286-96. doi:10.1016/j.cellsig.2015.03.011.

2.     Wirtz C, Mahajan-Takur S, Böhm A, Strohbach A, Felix SB, Busch R, Rauch BH. The vasodilatory APJ receptor agonistic peptide apelin attenuates human platelet aggregation. Naunyn-Schmiedeberg’s Archives of Pharmacology 2014 Feb;387:S65

 

Manuskripte:

1.      Pennewitz M, Glaubitz M, Strohbach A, Palankar R, Gross S, Lorenz F, Rong A, Felix SB, Delcea M, Busch R. The Apelin Receptor influences biomechanical and morphological properties of endothelial cells. Submitted to The Journal of Integrative Biology 11/2015.

 

Tagungsbeiträge:

1.     Strohbach A, Pennewitz M, Glaubitz M, Palankar R, Delcea M, Felix SB, Busch R. The APJ receptor induces PECAM-1-related Mechanotransduction. (Vortrag bei der DGK 2015 in Mannheim, Deutschland).

2.     Seifert D, Strohbach A, Felix SB, Busch R. Apelin-17 inhibits the production of reactive oxygen species in human coronary arterial smooth muscle cells. (DGK 2015 in Mannheim, Deutschland).

3.     Strohbach A, Pennewitz M, Glaubitz M, Palankar R, Delcea M, Felix SB, Busch R. The APJ Receptor: Involvement in PECAM-1-induced Mechanotransduction. (Vortrag beim ESC 2014 in Barcelona, Spanien).

4.     Wirtz C, Mahajan S, Böhm A, Strohbach A, Felix S, Rauch B , et al. The vasoactive peptide and APJ receptor agonist apelin attenuates human platelet aggregation (DGK 2014 in Mannheim)

5.     Strohbach A, Pennewitz M, Palankar R, Delcea M, Felix SB, Busch R. The APJ Receptor: Involvement in PECAM-1 induced mechanotransduction. (Vortrag bei der DGK 2014 in Mannheim, Deutschland).

6.     Strohbach A, Lang S, Busch MC, Felix SB, Busch R. Hemodynamic Shear Stress regulates the Apelin/APJ system in human endothelial cells. (ESC 2013 in Amsterdam, Niederlande).

7.     Strohbach A, Dressler R, Lang S, Felix SB, Busch R. The Apelin-13/APJ system influences monocyte adhesion on human umbilical venous endothelial cells. (DGK 2013 in Mannheim, Deutschland).

8.     Strohbach A, Lang S, Busch MC, Felix SB, Busch R. Hemodynamic Shear Stress regulates the Apelin/APJ system in human endothelial cells. (Vortrag bei der DGK 2013 in Mannheim, Deutschland).

9.     Strohbach A, Begunk R, Schwabedissen HM, Walz S, Busch MC, Felix SB, Busch R. The anti-proliferative Effect of Atorvastatin is dependent on Stent Surface Material. (ESC 2012 in Munich, Deutschland).

10.  Strohbach A, Lang S, Busch MC, Felix SB, Busch R. The Apelin/APJ system regulates vascular mechanotransduction in human endothelial cells. (ESC 2011 in Paris, Frankreich).

11.  Strohbach A; Busch R, Sczodrok S, Loebler M, Sternberg K, Felix SB. Interaction of human Endothelial Cells, Smooth Muscle Cells and Platelets with newly developed Polymer Surfaces. (DGK 2011 in Mannheim, Deutschland).

12.  Strohbach A, Busch MC, Felix SB, Busch R. The Apelin/APJ system regulates vascular mechanotransduction in human endothelial cells. (DGK 2011 in Mannheim, Deutschland).