Forschung

Die Klinik für Gefäßchirurgie an der Uniklinik RWTH Aachen zählt zu den führenden Standorten gefäßmedizinischer Forschung in Deutschland. Unsere Arbeitsgruppen widmen sich im Forschungsalltag sowohl aktuellen klinischen Fragestellungen als auch translationaler Grundlagenforschung im Bereich arterieller und venöser Gefäßerkrankungen.

Dazu steht uns seit 2024 eine moderne Laborfläche in den Räumlichkeiten des Zentrums für Biomedizintechnik (ZBMT) zur Verfügung. 

Ein zentrales Element unserer Forschungsarbeit ist unsere stetig wachsende Biobank. Sie umfasst derzeit allein knapp 500 Proben thorakoabdomineller Aortenaortenaneurysmen. Weiterhin umfasst sie eine Vielzahl peripherer Gefäßwandproben, Carotisplaques, venösen Thrombusmaterials und verschiedener Blut- und Urinproben. Diese Sammlung bildet die Grundlage zahlreicher Projekte – nicht nur für unsere eigenen Forschungsvorhaben, sondern auch für eine Vielzahl externer Kooperationspartnerinnen und -partner.

Viele unserer Projekte entstehen daher in enger Zusammenarbeit mit nationalen und internationalen Partnerinnen und Partnern. Ziel dieser Vernetzung ist die Stärkung des internationalen und interdisziplinären Austauschs und das gemeinsame Vorantreiben gefäßmedizinischer Forschung zur Verbesserung der Versorgung unserer Patientinnen und Patienten. 

 

MMPs und TIMP-1 Expression in TAAA Marfan Patient:innen

  • Mittels semiquantitativer Analyse der elastischen Fasern in MOVAT-gefärbten Aortenpräparaten sowie Western Blot zur Detektion von MMP-2, -9, -12 und TIMP-1 untersuchten wir die molekulare Architektur aneurysmatisch veränderter Aortenwände.

  • Unsere Ergebnisse zeigen eine deutliche Dysbalance zwischen elastolytischen Enzymen und ihren Inhibitoren, insbesondere bei Marfan-Patient:innen mit signifikanter Reduktion von TIMP-1 – ein Hinweis auf gesteigerte proteolytische Aktivität und strukturelle Instabilität der Gefäßwand.


Degeneration von elastischen Fasern als Hinweis für proteolytische Aktivität in der Aortenwand
Bei TAAA kommt es zu einem weitreichenden Verlust elastischer Fasern, wobei Desmosin und Isodesmosin als spezifische Abbauprodukte elastischer Fasern im Blut und Urin nachweisbar sind.

  • In einer Fall-Kontroll-Studie mit 23 TAAA-Patient:innen und altersgematchten gesunden Blutspenderinnen und Blutspender konnten wir den Desmosinspiegel aus EDTA-Plasmaproben quantifizieren. Unsere Ergebnisse zeigten signifikant höhere Desmosinspiegel in Blut von TAAA-Patientinnen und -Patienten sowie eine Korrelation der pDES-Spiegel mit der proteolytische Aktivität in der Aortenwand. 
     

vSMC - Ursprungsort elastolytischer Komponen in TAAA?
Vaskuläre glatte Muskelzellen (vSMCs) können unter pathologischen Stimuli einen sogenannten „phänotypischen Switch“ von einem kontraktilen in einen sekretorischen Phänotyp durchlaufen. Diese dysfunktionalen vSMCs sezernieren Entzündungsmediatoren und Matrix-abbauende Enzyme wie MMPs. 

  • Künftige Arbeiten sollen klären, inwiefern diese Zellveränderungen direkt an der Entstehung und dem Fortschreiten des TAAA beteiligt sind. Konkret soll der Phänotyp-Switch in den verschiedenen Segmenten untersucht werden sowie die pharmakologische Unterbrechung des synthetischen vSMC-Differenzierung.

 

Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften der Tunica adventitia

In früheren Arbeiten beschrieben wir die Charakterisierung des Kollagengehalts in der Tunica media von TAAAs. Zukünftig sollte das Kollagen der Tunica adventitia untersucht werden. Konkret sollten die Struktur der Fasern, das Cross-linking sowie die mechanischen Eigenschaften der adventitiallen Matrix untersucht werden. Ein potenzieller Endpunkt wäre die in vitro Aufbereitung eines naturgetreuen Scaffolds der Tunica adventitia als Einnbettungsgrundlage für vSMCs. 

In vergangenen Studien wurden verschiedene Biomarker für die Früherkennung von Organkomplikationen nach offenem TAAA-Repair angewendet. Unter anderem wurden folgende Marker untersucht:

  • Abdominelle Komplikationen: iFABP, HSP70

  • AKI: Nephrocheck, penKid, SLPI

Auch BioADM konnte in diesem Patientenkollektiv als diagnostischer Marker für ein ARDS identifiziert werden. Eine perioperative Zytokinadsorption zeigte in diesem Zusammenhang einen potenziell protektiven Effekt. Der genaue biochemische Zusammenhang zwischen Zytokinfreisetzung, BioADM-Level und Lungenschädigung stellt eine spannende Fragestellung für zukünftige Forschung dar.

Atherosklerotische Plaques in der Arteria carotis interna sind ein zentraler Risikofaktor für Schlaganfälle. Während asymptomatische Stenosen oft anhand des Stenosegrads beurteilt werden, erfordert eine symptomatische Carotisstenose meist eine dringliche operative Intervention. Die klinisch relevante Frage lautet jedoch: Warum bleiben manche Plaques stumm, während andere neurologische Ereignisse auslösen?

  • In einem unserer aktuellen Projekte setzen wir Convolutional Neural Networks (CNN) zur Analyse histologischer Schnittpräparate (HE und EvG) ein. Ziel ist es, sogenannte „Hot Zones“-Regionen mit potenzieller pathologischer Relevanz innerhalb symptomatischer Plaques zu identifizieren. Aus diesen gezielt lokalisierten Bereichen werden anschließend Gewebsstanzen entnommen, die wir mittels Proteom- und Transkriptom-Analysen weiter charakterisieren. 

Zunehmende Evidenz legt nahe, dass perivaskuläres Fettgewebe nicht nur passiver Begleiter, sondern aktiver Treiber vaskulärer Pathologien ist – zum Beispiel bei der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit (pAVK).

  • In einem neuen Projekt sammeln wir derzeit gezielt perivaskuläres Fettgewebe aus verschiedenen Gefäßregionen (Aorta, Carotiden, Femoralarterien). Ziel ist es, neue pathophysiologische Zusammenhänge zu verstehen und therapeutische Angriffspunkte zu identifizieren.