Wissenschaftler des Scripps Research Institute haben jetzt ein Protein namens GPR68 identifiziert, das den Blutfluss wahrnimmt und kleinen Blutgefäßen, den Arteriolen, sagt, wann sie sich erweitern sollen. Die Forscher glauben, dass Medikamente, die GPR68 aktivieren, eines Tages nützlich sein könnten, um Krankheiten wie ischämische Schlaganfälle zu behandeln.

„Es ist seit Jahrzehnten bekannt, dass Blutgefäße Veränderungen der Blutflussrate wahrnehmen, und diese Information ist entscheidend für die Regulierung der Blutgefäßerweiterung und die Kontrolle des Gefäßtonus“, sagt Ardem Patapoutian, PhD, Scripps Research Professor, Howard Hughes Medical Institute Forscher und Hauptautor der heute in der Zeitschrift Cell veröffentlichten Studie.

Die flussvermittelte Dilatation (FMD) ist ein nicht-invasiver klinischer Test, der Ärzten Aufschluss über die Gesundheit des Gefäßsystems gibt. Eine beeinträchtigte FMD ist ein Vorläufer für eine Vielzahl von Gefäßerkrankungen wie Bluthochdruck und Atherosklerose.

„Trotz der Bedeutung dieses Prozesses sind die Moleküle, die in den Arterien für die Wahrnehmung des Blutflusses zuständig sind, bisher unbekannt“, sagt Patapoutian.

Patapoutian und Erstautorin Jie Xu, PhD, eine Postdoc-Stipendiatin in ihrem Labor und jetzt unabhängige Wissenschaftlerin am Genomics Institute der Novartis Research Foundation (GNF), leiteten das Projekt, um GPR68 zu finden und zu bestimmen, wie es funktioniert. Das Team begann mit der Entwicklung einer Maschine, die den Blutfluss in den Blutgefäßen durch die turbulente Bewegung einer Flüssigkeit ersetzt. Diese Maschine verwendet 384 Kolben, die die Flüssigkeit über einem Bett aus Zellen, die in 384 Vertiefungen auf einer Platte angeordnet sind, auf und ab bewegen. Diese Bewegung simuliert den Druck, den das Blut auf die Zellen ausüben würde.

Die Forscher testeten mit dieser Maschine eine Reihe von Zelllinien, von denen einige Mutationen aufwiesen, die zu einer Überexpression von Proteinen führten, die möglicherweise mit der Drucksensierung in Verbindung stehen. Die Forscher führten dann ein Screening durch, indem sie die Expression verschiedener Kandidatengene in jeder der 384 Vertiefungen ausschalteten und testeten, ob dieses Gen für die Reaktion auf den turbulenten Druck der Maschine erforderlich ist.

Die Tests wiesen die Forscher auf GPR68 hin, das, wie die Autoren zeigten, als Sensor für mechanische Stimulation funktioniert. Weitere Experimente legten nahe, dass GPR68 für die MKS wesentlich ist. „In einem Modellorganismus ist dieses Protein für die Wahrnehmung des Blutflusses und das ordnungsgemäße Funktionieren des Gefäßsystems unerlässlich“, sagt Patapoutian.

Wenn sich die Arteriolen nicht richtig erweitern können, hat der Körper weniger Möglichkeiten, den Blutdruck bei Menschen mit Bluthochdruck zu senken oder das Blut durch verstopfte Gefäße bei Atherosklerose zu befördern.

„In zukünftigen Arbeiten werden wir die Rolle von GPR68 bei klinisch relevanten Herz-Kreislauf-Erkrankungen untersuchen“, sagt Patapoutian. „Wir untersuchen auch die Möglichkeit, mit kleinen Molekülen die Funktion von GPR68 zu modulieren, da solche Moleküle in der Klinik von Nutzen sein könnten.“