Münster (ukm) - Einer Forschergruppe des Institutes für Physiologie II des Universitätsklinikums und der Universität Münster ist der Nachweis gelungen, dass bereits geringfügige Veränderungen der Kaliumkonzentration im Blut starke Auswirkungen auf das Gefäßendothel haben. Mit diesem Fachbegriff werden die Zellen der innersten Wandschicht, etwa bei Blutgefäßen bezeichnet.
Wird mit Hilfe eines mechanischen Nanosensors die „Härte“ einzelner lebender Endothelzellen gemessen, zeigt sich, dass Natriumionen die Zelle versteifen. Kaliumionen hingegen stellen eine Art „Weichmacher“ dar. „Weiche“ Endothelzellen erzeugen deutlich mehr Stickstoffmonoxid, ein Gas welches die Gefäßfunktion positiv beeinflusst. Diese Ergebnisse wurden Anfang Februar in der renommierten US-amerikanischen Zeitschrift PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) veröffentlicht (https://www.pnas.org/content/early/2009/02/06/0813069106.full.pdf).
Prof. Dr. Hans Oberleithner, Institutsdirektor und selbst begeisterter Experimentator: „Wir stellen uns gegenwärtig vor, dass Natriumionen unter dem Einfluss von bestimmten Hormonen in die Endothelzellen eindringen und eine mehrere 100 Nanometer-dicke Zone direkt unter der Zellmembran „eindicken“. Das verhindert die Bildung des gefäßwirksamen Stickstoffmonoxids. Kaliumionen hingegen weichen diese kritische Grenzzone auf, wie unsere publizierte Arbeit zeigt.“
Was bedeutet dieses Forschungsergebnis für die Medizin? Oberleithner: „Zuviel Natrium fördert die Entstehung von Bluthochdruck und die damit verbundenen Folgeschäden, z.B. Herzinfarkt und Gehirnschlag. Kalium dagegen schützt Herz und Gefäße. Das wurde in vielen klinischen Studien gezeigt. Unsere Arbeiten zeigen die möglichen Mechanismen nun erstmals direkt auf der Ebene einzelner Endothelzellen. Allerdings darf man dabei nicht vergessen, dass unsere Erkenntnisse im Labor gewonnen wurden und eine Übertragbarkeit auf den Menschen noch nicht bewiesen ist. Trotzdem würde ich als Physiologe empfehlen: Natürliche, kaliumreiche Lebensmittel wie Fleisch, Getreide, Obst und Gemüse sind den vorgefertigten, natriumreichen Produkten wie Käse, Brot und Wurst vorzuziehen.“
Bereits im Oktober 2007 berichteten die Wissenschaftler des münsterschen Institutes über die “Steifmacherwirkung” des Natriums (https://www.pnas.org/content/104/41/16281.full.pdf). In dieser Arbeit stellten die Forscher erstmals fest, dass kleine Änderungen der Natriumkonzentration grosse Wirkung am Endothel entfalten. In der nun publizierten Arbeit wurde Kalium als „Gegenspieler“ des Natriums identifiziert und der mögliche dahinterstehende Mechanismus beschrieben.
Das Institut für Physiologie II hat sich seit Jahren auf die Entwicklung und Anwendung nanotechnologischer Meßmethoden an lebenden Zellen spezialisiert. In Zusammenarbeit mit Naturwissenschaftlern und Medizinern wird versucht, die grundlegenden Technik, die sogenannte „Atomic-Force-Mikroskopie“ (AFM-Technik), für Anwendungen an lebender Materie „fit“ zu machen. Aktuell wurde beispielsweise ein neues Perfusionssystem entwickelt. Prof. Oberleithner: „Ohne die enthusiastische Hilfestellung unserer Universitätswerkstätten wären Messungen zur Nanomechanik einzelner lebender Endothelzellen undenkbar. Für diese Unterstützung sind wir sehr dankbar.“
Bei Ihren Forschungen kooperieren die münsterschen Wissenschaftler mit Berufskollegen im Ausland. So wurden beide Studien in Zusammenarbeit mit zwei renommierten Salzforschern, Prof. Hugh E. de Wardener und Prof. Graham M. MacGregor von der St. George’s Universität in London, durchgeführt.