Gemeinsame Akne-Medikament könnte Arterienverkalkung verhindern
Die Ablagerung von Kalzium oder Verkalkung hilft, das Gewebe im Körper zu härten. Eine Gewebehärtung ist für eine gesunde Knochenentwicklung unerlässlich, kann jedoch gesundheitliche Probleme verursachen, wenn sie in Arterien auftritt.
Steife oder harte Arterien behindern den Fluss von nahrhaftem Blut zu Geweben und Organen. Dies kann das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Bluthochdruck, Herzinfarkt und Schlaganfall erhöhen. Es kann auch das Risiko für Demenz und andere altersbedingte Krankheiten erhöhen.
Jetzt haben Wissenschaftler der University of Cambridge und des King's College London, beide in Großbritannien, die chemischen Veränderungen aufgedeckt, die zur Verhärtung der Arterien führen.
Ein kürzlich Zellenberichte Das Papier gibt einen vollständigen Überblick über die Ergebnisse.
Die Studie konzentriert sich auf ein Molekül namens PAR, das für Poly (ADP-Ribose) steht. Die Forscher entdeckten, dass PAR mit Calciumionen „dichte Flüssigkeitströpfchen“ bilden kann, die dann kristallisieren, wenn sie sich mit den elastischen Geweben in den Arterienwänden verbinden.
Vor der Entdeckung glaubten Wissenschaftler, dass PAR nur eine Rolle bei der DNA-Reparatur spielt. Die neuen Erkenntnisse zeigen, dass es auch die Verkalkung in Arterien fördert.
Die Forscher fanden auch heraus, dass das Antibiotikum Minocyclin eine Verhärtung der Arterien verhindern kann, indem es die PAR-ausgelöste Verkalkung blockiert.
Die Behandlung, die sie in Zellkulturen und Ratten getestet haben, scheint keinen Einfluss auf den Knochen zu haben.
Minocyclin ist ein existierendes Medikament mit vielen Verwendungsmöglichkeiten. Ärzte verschreiben es normalerweise zur Behandlung von Akne.
Verkalkung und Arterienverkalkung
"Arterienverkalkung tritt bei jedem mit zunehmendem Alter auf", sagt Melinda J. Duer, Professorin am Department of Chemistry der Universität Cambridge, "und wird bei Dialysepatienten beschleunigt, bei denen sogar Kinder verkalkte Arterien entwickeln."
"Aber bis jetzt haben wir nicht gewusst, was diesen Prozess steuert und wie wir ihn behandeln sollen", fügt sie hinzu.
Duer leitete die Studie gemeinsam mit Catherine M. Shanahan, Professorin für Zellsignalisierung am King's College London. Sie untersuchen seit mehr als 10 Jahren die Verkalkung der Arterien.
Die British Heart Foundation (BHF) und Cycle Pharmaceuticals, ein Unternehmen in Cambridge, finanzieren ihre Forschung.
In ihrer Studienarbeit erklären die Autoren, dass Verkalkung, die Arterien verhärtet, üblicherweise an zwei Stellen im Blutgefäß auftritt. Eine Stelle ist die Intima oder das Gewebe, das die Blutgefäßwand auskleidet. Die Verkalkung an dieser Stelle erfolgt im Rahmen der Atherosklerose.
Die andere Stelle, an der eine Arterienverhärtung auftritt, befindet sich im Medium oder im Gewebe innerhalb der Blutgefäßwand. Das Aushärten der Medien erfolgt normalerweise während des Alterns.
Shanahan erklärt, dass sie für diese spezielle Studie herausfinden wollten, was die Verkalkung auslöst, die in Form von Calciumphosphatkristallen auftritt.
Sie waren besonders daran interessiert herauszufinden, warum sich die Ablagerungen „um das Kollagen und Elastin zu konzentrieren scheinen, das einen Großteil der Arterienwand ausmacht“.
In früheren Arbeiten hatten die Teams entdeckt, dass PAR, das DNA-Reparaturen innerhalb von Zellen durchführt, auch außerhalb von Zellen als Treiber der Knochengewebeproduktion fungieren kann.
Dieser Befund führte sie zu der Frage, ob PAR auch eine Rolle bei der Verkalkung anderer Gewebe spielen könnte.
Wenn Zellen oxidativem Stress und DNA-Schäden ausgesetzt sind, exprimieren sie zwei Enzyme, die PAR produzieren - PARP1 und PARP2. Wissenschaftler haben oft gesehen, dass oxidativer Stress und DNA-Schäden mit Verkalkung in Knochen und Blutgefäßen einhergehen können.
Zellen exportieren PAR unter Stress
Für die neue Studie verwendeten die Forscher „ultrastrukturelle Methoden“, um zu sehen, was auf molekularer Ebene passiert, wenn Zellen gestresst werden.
Sie fanden heraus, dass Zellen, wenn sie durch oxidativen Stress umkommen, PAR exportieren. Da PAR eine starke Affinität zu Calciumionen aufweist, bindet es sich außerhalb der Zelle fest an Calcium und bevorzugt gegenüber anderen Mineralien.
Dieser Prozess erzeugt große Kalziumtröpfchen, die sich an Kollagen und Elastin anlagern, die Materialien in den Arterienwänden, die den Gefäßen ihre Elastizität verleihen. Wenn sich die Tröpfchen an den elastischen Materialien festsetzen, verfestigen sie sich zu Kristallen, verringern die Elastizität und versteifen die Arterien.
Duer sagt, dass sie diese Entdeckung zuerst zufällig gemacht und dann weiterverfolgt haben. "Wir hätten nie vorhergesagt, dass es durch PAR verursacht wurde", bemerkt sie.
Nachdem die Teams die Rolle von PAR bei der Verkalkung von Arterien festgelegt hatten, suchten sie nach einem Weg, dies zu stoppen. Die naheliegende Lösung bestand darin, nach einem PARP-Inhibitor zu suchen, einem Molekül, das die PAR-Produktion blockiert, indem es eines der Enzyme blockiert, die es synthetisieren.
Sie beschlossen, nach einem PARP-Inhibitor unter Medikamenten zu suchen, die bereits Versuche am Menschen durchlaufen hatten, da dies die Entwicklungszeit für seine Verwendung zur Behandlung steifer Arterien verkürzen würde.
Minocyclin stoppte die Verhärtung der Arterien bei Ratten
Mit Hilfe von Cycle Pharmaceuticals identifizierten und testeten die Forscher sechs Moleküle, die ihren Kriterien entsprechen. Eines davon, Minocyclin, erwies sich als sehr wirksam, um zu verhindern, dass Arterien bei Ratten mit langfristiger Nierenerkrankung steif werden.
Das Team hofft, in den nächsten 2 Jahren Versuche am Menschen mit der Behandlung durchführen zu können.
Prof. Jeremy Pearson, Associate Medical Director bei BHF, sagt, dass die Forscher den Mechanismus der Arterienverkalkung aufgedeckt und gezeigt haben, wie er sich von der Knochenverkalkung unterscheidet.
"Auf diese Weise konnten sie eine mögliche Behandlung identifizieren, um die Verkalkung der Blutgefäße ohne nachteilige Auswirkungen auf den Knochen zu verringern."
"Diese Art der Behandlung würde vielen Menschen zugute kommen, und wir warten gespannt auf die Ergebnisse der erwarteten klinischen Studien, in denen untersucht wird, ob dieses Medikament sein frühes Versprechen erfüllt."
Prof. Jeremy Pearson
