Wetenschappers van het Scripps Research Institute hebben nu een eiwit geïdentificeerd, GPR68 genaamd, dat de bloedstroom voelt en kleine bloedvaten, arteriolen genaamd, vertelt wanneer ze moeten verwijden. De onderzoekers denken dat medicijnen die GPR68 activeren op een dag nuttig zouden kunnen zijn voor de behandeling van medische aandoeningen, waaronder ischemische beroerte.

“Het is al tientallen jaren bekend dat bloedvaten veranderingen in de bloedstroomsnelheid voelen, en deze informatie is cruciaal voor het reguleren van de bloedvatverwijding en het controleren van de vasculaire tonus,” zegt Ardem Patapoutian, PhD, Scripps Research professor, Howard Hughes Medical Institute onderzoeker en senior auteur van de studie die vandaag gepubliceerd is in het tijdschrift Cell.

De flow-mediated dilation (FMD) is een niet-invasieve klinische test die artsen informeert over de gezondheid van het vasculaire systeem. Een aangetaste FMD is een voorloper van een breed scala aan vaatziekten, zoals hypertensie en atherosclerose.

“Ondanks het belang van dit proces, zijn de moleculen die betrokken zijn in slagaders om de bloedstroom te voelen onbekend gebleven,” zegt Patapoutian.

Patapoutian en eerste auteur Jie Xu, PhD, een postdoctoraal medewerker in het lab, en nu een onafhankelijke wetenschapper aan het Genomics Institute van de Novartis Research Foundation (GNF), leidden het project om GPR68 te vinden en te bepalen hoe het werkt. Het team begon met het ontwerpen van een machine die turbulente vloeistofbewegingen gebruikt om de bloedstroom in bloedvaten te vervangen. Deze machine maakt gebruik van 384 zuigers die de vloeistof op en neer bewegen over een bed van cellen, geplaatst in 384 putjes op een plaat. Deze beweging simuleert hoe bloed druk zou uitoefenen op die cellen.

De onderzoekers zetten deze machine aan het werk door een reeks cellijnen te testen, waarvan sommige mutaties hadden die leidden tot een overexpressie van eiwitten die mogelijk verband houden met drukgevoeligheid. De onderzoekers voerden vervolgens een screening uit, waarbij de expressie van verschillende kandidaatgenen in elk van de 384 wells werd uitgeschakeld, en testten of dat gen nodig is om te reageren op de turbulente druk van de machine.

De tests wezen de onderzoekers op GPR68, waarvan de auteurs aantoonden dat het werkt als een sensor van mechanische stimulatie. Verdere experimenten suggereerden dat GPR68 essentieel is voor MKZ. “In een modelorganisme is dit eiwit essentieel voor het voelen van de bloedstroom en het goed functioneren van het vasculaire systeem,” zegt Patapoutian.

Wanneer arteriolen niet goed kunnen verwijden, heeft het lichaam minder opties om de bloeddruk te verlagen bij mensen met hypertensie of om bloed door verstopte vaten te krijgen in gevallen van atherosclerose.

“Toekomstig werk zal de rol van GPR68 in klinisch relevante hart- en vaatziekten onderzoeken,” zegt Patapoutian. “We onderzoeken ook de mogelijkheid om kleine moleculen te gebruiken om de functie van GPR68 te moduleren, aangezien dergelijke moleculen nuttig kunnen zijn in de kliniek.”