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Paper of the Month

März 2021


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Single cell sequencing reveals endothelial plasticity with transient mesenchymal activation after myocardial infarction. Nature Communications (2021). DZHK-Autoren: Lukas S. Tombor, David John, Simone F. Glaser, Guillermo Luxán, Nina Baumgarten, Marcel H. Schulz, Janina Wittig, Yosif Manavski, Kathrin Klee, Sofia-Iris Bibli, Ingrid Fleming, Wesley T. Abplanalp, Stefanie Dimmeler

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Endothelzellen spielen eine entscheidende Rolle, wenn sich Gewebe an Verletzungen anpassen. Nach einer durch einen Herzinfarkt hervorgerufenen Durchblutungsstörung können sie sich klonal ausdehnen, ihren Stoffwechsel anpassen und wandern. Diese phänotypische Veränderung wurde mit der Expression von mesenchymalen Genen in Verbindung gebracht, aber ob diese Zellen langfristig zum Fibroblastenpool und damit zur Fibrose beitragen, war bisher nicht klar.
 
In einer in Nature Communications publizierten Studie konnten DZHK Wissenschaftler der Goethe Universität Frankfurt mithilfe der Einzelzellsequenzierung zeigen, dass Endothelzellen in den ersten Tagen nach einem Herzinfarkt vorübergehend mesenchymale Gene exprimieren. Dies geht einher mit einer Anpassung des Stoffwechsels, Zellproliferation und TGF-ß- Signalübertragung. In späteren Stadien zeigen diese Zellen jedoch keine langfristige mesenchymale Charakteristik sondern kehren zur endothelialen Identität zurück. Daher haben die Wissenschaftler diesen Prozess als EndMA (Endothelial to Mesenchymal Activation) bezeichnet. Er könnte für eine erleichterte Geweberegeneration erforderlich sein. Diese "Aktivierung" (EndMA) unterscheidet sich deutlich von anderen Beispielen, bei denen die Zellen sich vollständig umwandeln, wie z.B. die Transition von Epithel zu Mesenchym oder die Morphogenese von Herzklappen.

In in vitro Modellen konnten die Forscher diesen reversiblen Phänotyp durch einfachen Entzug von TGF-ß nachahmen. Auch die DNA-Methylierungsmuster veränderten sich nur vorübergehend, was darauf hindeutet, dass die Endothelzellen keine wirkliche kontinuierliche Änderung der zellulären Identität durchlaufen.
 
Das Verständnis langfristiger Veränderungen in interstitiellen Zellen im Herzen ist ein wichtiger Faktor für die Entwicklung zukünftiger therapeutischer Interventionen nach Herzschädigungen. Inwieweit EndMA auch bei anderen Krankheitszuständen auftreten könnten, sollte in weiteren Studien untersucht werden.

Publikation