Forschungsprojekte

Organprotektion

Die Koronare Herzerkrankung (KHK) gehört mit einer Inzidenz von mehr als 40 % weltweit führenden Todesursachen, wobei das Risiko mit zunehmendem Alter steigt. Die beste Strategie um den Schaden nach einer myokardialen Ischämie zu minimieren ist die schnellstmögliche Reperfusion des ischämischen Areals z.B. durch eine Bypass-Operation. Allerdings kommt es durch Abfolge von Ischämie und Reperfusion (I/R) regelmäßig zur Entstehung von oxidativem Stress und verursacht im weiteren Verlauf eine systemische Entzündungsreaktion, die zu einer ausgeprägter Myokardschädigung führen kann. Diese Schädigung wird auch als Ischämie-Reperfusionsschaden (I/R) bezeichnet. Um den schädigenden Mechanismen effektiv entgegenzuwirken gibt es eine Vielzahl an Studien die sich bereits in der Vergangenheit mit potentiell protektiven Therapien beschäftigt haben.

Unsere Abteilung erforscht systematisch die molekularen Grundlagen, die den schützenden Effekten unterschiedlicher kardioprotektiver Behandlungen zugrunde liegen. Eine mögliche Form der Kardioprotektion stellt die Präkonditionierung des Herzens dar. Dabei wird das Herz z.B. durch kurze Hypoxiezyklen oder die Behandlung mit Isofluran behandelt und dadurch vor folgenden I/R-Schäden geschützt. Mit Hilfe von in vitro und in vivo Modellen werden die Signaltransduktionswege und Mechanismen genauer untersucht. Dabei fokussieren wir uns unter anderem auf die Rolle des Zytokins MIF, welches bei Ischämie/Reperfusion protektive Eigenschaften aufweist. Ein weiterer Fokus unserer Forschung ist die Rolle von Exosomen während der Präkonditionierung. Dabei handelt es sich um kleine Membranvesikel, die an der inter- und intrazellulären Kommunikation beteiligt sind und bei denen es sich um einen neue Klasse kardioprotektiver Mediatoren handeln könnte. Des Weiteren erforschen wir die schützende Wirkung des Spurenelements Selen auf Herzmuskelzellen.


 

Oberflächenbeschichtung an Koronarprothesen

Die größte Herausforderung bei der Entwicklung künstlicher Gefäßprothesen ist es, eine blutkompatible Oberfläche zu schaffen. Diese Oberfläche muss so beschaffen sein, dass sie zum einen das Anhaften von Blutplättchen verhindert und zum andern eine langfristige Offenheitsrate durch komplette Endothelialisierung (Auskleidung mit körpereigenen Gefäßinnenwandzellen) gewährt. Während großlumige Prothesen nicht so hohen Anforderungen unterliegen und Funktionsausfälle keine lebensbedrohliche Konsequenz haben, müssen kleinlumige Prothesen, v.a. wenn sie am Herzen eingesetzt werden eine 100%-ige Funktionalität, d.h eine 100%- geschlossene Endothelschicht zeigen.

Im Ziel2.NRW-geförderten Projekt "KoroEndoSan" erforschen wir in Zusammenarbeit mit Industriepartnern und dem IMCAR die Oberflächeneigenschaften von Gefäßprothesen mit dem Ziel, kleinlumigen Prothesen zu höheren Offenheitsraten zu verhelfen. Ziel des Projektes ist die vollständige Endothelialisierung der Prothesen. Dafür muss das Prothesenmaterial durch eine zusätzliche Nano-Beschichtung unterstützt werden, um unter verschärften Flussbedingungen eine vollständige Endothelschicht gewährleisten zu können. Derzeit entwickeln wir eine Obeflächenbeschichtung, die in der Lage ist endotheliale Vorläuferzellen (EPC) zu rekrutieren, die dann in reife Endothelzellen differenzieren. Zusätzlich verhindert die Beschichtung, das Anhaften von Blutplättchen, die zum Verschluss der Prothese führen würden.