Institut für Physiologie

 

Physiologie ist die Lehre des Lebens: “Wie funktioniert der Organismus?”. Die Physiologie befasst sich mit dieser Frage vom Molekül zur Zelle, über das Organ und die Organsysteme bis hin zum Gesamtorganismus. Die Mitarbeiter/innen am Institut vertreten das Fach in der gesamten Breite in der Lehre und mit wissenschaftlichen Fragestellungen auf einigen Schwerpunkten.

 

Direktor: Prof. Dr. med. Wolfgang Jelkmann

stellv. Direktor: Prof. Dr. med. Cor de Wit

 

Ratzeburger Allee 160

D-23562 Lübeck

 

Forschung

Am Institut werden grundlagen- und krankheitsrelevante wissenschaftliche Untersuchungen durchgeführt. Dabei lassen sich verschiedene Schwerpunkte herausstellen:

(1) Die sauerstoffabhängige Genregulation wird durch im Zytosol synthetisierte Proteine (Hypoxie-induzierbare Faktoren, HIF), welche in den Kern transportiert werden und dort als Transkriptionsfaktoren wirken, kontrolliert. HIF stimulieren u.a. die Expression des Gens für Erythropoietin (EPO) und damit die Bildung roter Blutzellen. An Zellkulturen und anderen Alternativmodellen wird die Beziehung zwischen Sauerstoffversorgung und der Aktivität von HIF, sowie die Modulation durch Entzündungsreaktionen, untersucht. Dabei steht im Fokus, wie biologische Sauerstoffsensoren funktionieren und wie sie pharmakologisch und genetisch beeinflusst werden können. Ziel der Arbeiten ist es, neue Wege zur Therapie von Blutbildungsstörungen und soliden Tumoren aufzuzeigen.

(2) Die molekulare Regulation der Sauerstoffhomöostase wird durch die kontrollierte Passage von Proteinen über die Zellkernmembran beeinflusst. Dies gilt insbesondere für beteiligte Transkriptionsfaktoren (wie der Hypoxie-induzierbarer Faktor HIF) und die molekularen Sauerstoffsensoren (Prolylhydroxylasen), die im  Zellkern ihre biologische Wirkung entfalten. Die Transportprozesse über die Kernmembran und deren Regulation sind ein Fokus im Rahmen der Untersuchung von sauerstoffabhängiger Genregulation.

(3) Die Regulation der Organdurchblutung erfolgt über die Änderung des Gefäßdurchmessers kleiner Arteriolen. Dies steht unter der besonderen Kontrolle der Endothelzellen, die die innerste Wand der Gefäße bilden. Das Endothel moduliert die Aktivität des benachbart liegenden glatten Gefäßmuskels durch die Freisetzung verschiedener Faktoren und kontrolliert dadurch den Gefäßdurchmesser. Die Endothelfunktion wird mittels Intravitalmikroskopie in einem Skelettmuskel der Maus, am isoliert perfundierten Herz, an isolierten Gefäßen und mittels Blutdruckmessung im Versuchstier untersucht. In der Intravitalmikroskopie lassen sich die Arteriolen, welche das Gewebe versorgen und die Durchblutung kontrollieren, direkt beobachten. Es werden Gefäßdurchmesser, Blutfließgeschwindigkeit und das Membranpotential der Gefäßzellen (Endothel, glatter Muskel) gemessen. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Koordination des Gefäßverhaltens. So führen eine Reihe von vasomotorisch wirksamen Stimuli nicht nur zu einer Gefäßantwort an der Applikationsstelle, sondern auch zu Durchmesseränderungen an entfernten, stromaufwärts hiervon gelegenen Regionen. Die Ausbreitung der Gefäßreaktion entlang der Arteriole erfordert Zellverbindungen, die von den sog. Gap Junctions, bestehend aus Connexinen, gebildet werden. Ziel der Untersuchungen ist es, die Rolle endothelialer Mediatoren und der Gap Junctions bei der Regulation der Organdurchblutung zu untersuchen.

(4) In Kooperation mit dem Institut für integrative und experimentelle Genomik werden Gene, die in genomweiten Patientenstudien mit Herzinfarkt und koronarer Herzkrankheit assoziiert sind, auf ihre funktionelle Bedeutung in physiologischen und pathophysiologischen Modellen hin untersucht. Hierzu werden Blutdruckmessung am Versuchstier, Entwicklung von Atherosklerose und Plättchenaggregation in vivo an gendefizienten Mäusen untersucht.

(5) Isoliert perfundierte Nieren (Maus und Ratte) werden als Versuchmodell genutzt, um renale Wirkungen von Hormonen und Pharmaka darzustellen.

Lehre

Die Physiologie erklärt, wie der Organismus funktioniert, vom Molekül bis zur Integration in den Gesamtorganismus. Diese Kenntnisse sind für Medizinstudenten von besonderer Relevanz und werden ihnen innerhalb des 3. und 4. Semesters in Vorlesungen, Seminaren und Praktika der Physiologie vermittelt. In verschiedenen Wahlpflichtfächern (Herz- und Kreislaufphysiologie, Sportphysiologie, Kultur der Gehörlosen) können die Kenntnisse für interessierte Studenten weiter vertieft werden.

Auch in anderen Studiengängen ist die Physiologie von Bedeutung. In den Studiengängen Molecular Life Science (MLS), Psychologie und Mathematik und Medizin in Lebenswissenschaften (MML) wird Physiologie in Vorlesungen und Praktika, angepaßt an die Bedürfnisse der Studenten, unterrichtet. In den technischen Studiengängen der Universität (Medizinische Ingenieurwissenschaft und Medizinische Informatik) und der Fachhochschule (Hörakustik und Biomedizintechnik) werden spezifische relevante Fragen und Kenntnisse in Vorlesungen vermittelt.

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