Künstliche Endothelzellen

News: Künstliche Endothelzellen

In gesunden Blutgefäßen sind die Wände glatt und bieten den Blutplättchen keine Möglichkeit zum Anhaften und Verklumpen. Ermöglicht wird dies unter anderem von den Endothelzellen, der innersten Schicht von Venen und Arterien, die Stickstoffmonoxid produzieren und ins Blut entlassen. Das gasförmige Molekül verhindert hier die Bildung von Blutpfropfen. Aber auch auf künstlichen Oberflächen wie Schläuchen und Plastik, die bei Operationen mit Blut in Kontakt kommen, können sich die Blutplättchen anlagern. Dies sollen in Zukunft kleine Kapseln aus Kieselerde verhindern, die im Körper über 24 Stunden hinweg Stickstoffmonoxid freisetzen und somit die Aufgabe der Endothelzellen übernehmen.

Endothelzellen kleiden die Blutgefäße aus und haben auf der einen Seite direkten Kontakt zum vorbei strömenden Blut und auf der anderen Seite zu den glatten Muskelzellen, die den Durchmesser der Arterien regulieren können. Somit besitzen sie eine Schlüsselfunktion, und können sowohl Blutgefäße verengen als auch die Blutplättchen ungehindert fließen lassen. Beide Reaktionen werden vom gasförmigen Stickstoffmonoxid (NO) kontrolliert, das in biologischen Systemen aber schnell mit anderen Substanzen reagiert und daher nur eine kurze Halbwertszeit von einigen wenigen Sekunden hat. Ins Blutlumen abgegeben, deaktiviert NO die Blutplättchen, die sich dann weder an die Gefäßwand anheften noch verklumpen können. Die glatten Muskelzellen ziehen sich durch den selben Wirkstoff zusammen und verengen darüber den Durchmesser der Blutgefäße.

Die vielseitigen Endothelzellen haben sich nun Mark E. Meyerhoff und sein Team von der University of Michigan zum Vorbild genommen. Sie konstruierten kleine Hüllen aus dem Kunststoff Polyurethan und einer Gummischicht aus Silikon, die mit kleinen Partikeln aus Kieselerde bestückt waren. Bisher ähnelt der Aufbau nicht unbedingt einer menschlichen Zelle, aber die kleinen Kieselerdekörnchen geben kontinuierlich den Wirkstoff NO über einen längeren Zeitraum von bis zu 24 Stunden ab. "Unser Ziel ist es, das natürliche Stickstoffmonoxid-Produktionssystem des Körpers zu reproduzieren, dass die Bildung von Klümpchen in Blutgefäßen verhindert", sagt Meyerhoff auf einem Treffen der American Chemical Society, die vom 20. bis 24. August 2000 in Washington stattfand.

Interessant ist die künstliche Abgabe des Mediators in Zusammenhang mit Operationen wie der Bypass-Operation oder Dialyseverfahren, bei denen das Blut außerhalb des Körpers von Giftstoffen gereinigt wird. Denn dabei kommen synthetische Oberflächen wie Schläuche und Plastikflaschen mit dem Blut in Kontakt und Blutplättchen können sich hier ungehindert anlagern. Bilden sich dabei Blutpfropfen, können sie entweder den Blutstrom verringern oder sich sogar ablösen und dann an anderer Stelle einen Gefäßverschluß hervorrufen, wie zum Beispiel beim Hirnschlag oder Herzinfarkt. Um dem vorzubeugen, könnten die Kieselerdepartikel auch an diesen Stellen Stickstoffmonoxid freisetzen.

Die Herstellung der künstlichen Endothelzellen ist laut des beteiligten Chemikers Huiping Zhang weder schwierig noch teuer. Ob für das Blut diese NO-Abgabe auch verträglich ist, wollen die Chemiker nun in Tiermodellen und anschließend in klinischen Studien testen. Auch hoffen die Forscher, dass sie implantierte Blutsensoren mit den Partikeln überziehen und somit vor Ablagerungen schützen können.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 27.7.2000
"Sensor für Stickstoffmonoxid in Sicht"
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