Nanomechanische Eigenschaften und Funktionen von Endothelzellen.
Endothelzellen kleiden das Innere von Blutgefäßen aus und sind dementsprechend den hämodynamischen Kräften des Blutstromes ausgesetzt. Diese „strategische Position“ ermöglicht dem Endothel die vaskulären Funktionen zu kontrollieren. Die Scherkräfte des Blutes („shear stress“) wirken auf die Endothelzellen ein und verformen diese an der Zelloberfläche. Das führt zu einer Aktivierung der endothelialen Stickstoffmonoxid (nitric oxide, NO)-Synthase und zu einer Freisetzung des vasoaktiven Gases NO. NO diffundiert zu den unter den Endothelzellen liegenden glatten Muskelzellen und führt zu einer Vasodilatation über einen cGMP-abhängigen Signalweg. Während der letzten Jahre wurde klar, dass die nanomechanischen Eigenschaften von Endothelzellen und die Freisetzung von NO eng miteinander in Verbindung stehen: eine weiche Endothelzelle setzt unter „shear stress“ mehr NO frei, als eine mechanisch steife. Im Falle einer chronisch verminderten Bioverfügbarkeit von NO kann man dementsprechend vom „Stiff Endothelial Cell Syndrome“ (SECS) sprechen. Dabei kommt es zu pathophysiologischen Veränderung des vaskulären Endothels und inflammatorischen Prozessen, bei denen die endotheliale Glykokalyx, der endotheliale Na+ Kanal (EnNaC) und das kortikale Zytoskelett zentrale Rolle spielen. Hypertonie und kardiovaskuläre Ereignisse sind die Folge dieser zellulären Umbau-Prozesse. Mittels Rasterkraftmikroskopie („Atomic Force Microscopy“, AFM) und molekularbiologischen Methoden werden die mechanischen Eigenschaften von Endothelzelloberflächen untersucht. Ziel dabei ist es den molekularen Mechanismus und die physiologische Funktion der endothelialen Nanomechanik zu verstehen.