Fünf Organe teilen einen Mechanismus: Was das für die Leberforschung bedeutet

Fünf Organe teilen offenbar denselben Steuerungsmechanismus, den Forschende jetzt erstmals in der Leber nachgewiesen haben: Der Blutfluss selbst programmiert die Zellen und entscheidet, welche Aufgabe sie übernehmen. Diese Erkenntnis aus der Leberforschung zum Blutfluss könnte künftige Therapien gegen chronische Lebererkrankungen verändern.

Die Leber ist in Zonen aufgeteilt, die Blutgefäße steuern

Die Leber gliedert sich in unterschiedliche Zonen, in denen Leberzellen jeweils spezifische Aufgaben übernehmen. Wie Forschende zeigen, geben die Blutgefäße der Leber über ihre Endothelzellen Signale ab, welche die Funktion der benachbarten Leberzellen steuern.

Entscheidend dafür sind der Blutfluss und die dabei entstehenden biomechanischen Kräfte: Sie bestimmen das Signalprogramm der Endothelzellen und damit, welche Botschaft an das umliegende Gewebe weitergegeben wird.

Der Wnt-Signalweg sendet lokale Steuerbefehle

Die Steuerung läuft über den sogenannten Wnt-Signalweg: Endothelzellen nutzen ihn, um die Funktion benachbarter Leberzellen zu beeinflussen. Dort, wo Endothelzellen die passenden Wnt-Signalmoleküle bilden, sitzen zugleich auch die entsprechenden Wnt-Rezeptoren.

Dadurch entstehen lokal begrenzte Signalkreise, die nur in ihrem unmittelbaren Umfeld wirken. Die biomechanisch gesteuerte Signalübertragung verändert dabei nicht nur die Leberzellen, sondern auch die Gefäßzellen selbst: ihre Form und ihre Kommunikation mit benachbarten Gefäßzellen passen sich an.

Hellmut Augustin: Blutgefäße messen den Blutstrom direkt

Laut dem Wissenschaftler Hellmut Augustin erfassen Blutgefäße die physikalischen Kräfte des strömenden Blutes und wandeln diese in molekulare Befehle an das umgebende Gewebe um. Nicht Sauerstoff- oder Stoffwechselgradienten programmieren demnach das molekulare Profil der Gefäßzellen, sondern die hämodynamischen Kräfte selbst. Für den Nachweis kombinierte das Team mehrere Methoden:

• Genetische Mausmodelle
• Einzelzell-Analysen
• Räumliche Proteomik
• Biomechanische Untersuchungen

Die Studie dazu erschien in Nature Communications. Das Prinzip, dass Gefäßzellen Signale aus ihrer Mikroumgebung aufnehmen und in Steuerprogramme übersetzen, wird inzwischen auch für Herz, Gehirn, Lunge, Knochen und Niere beschrieben – die Leber reiht sich damit in eine wachsende Liste von Organen ein, in denen Blutgefäße als aktive Steuerzentrale gelten.

Bild: Symbolbild, KI-erzeugt.