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Medizin 3

Direktor:
Prof. Dr. med. univ. Georg Schett
Medizin 3, Medizinische Fakultät, Uni-Klinikum

Neu entdecktes Blutgefäßsystem in Knochen

Netzwerk versorgt Knochen und hilft Immunzellen, schnell zu Entzündungsherden zu kommen

Ein bisher übersehenes Netzwerk aus feinsten Blutgefäßen, das das Knochenmark direkt mit der Zirkulation der Knochenhaut verbindet, hat die Nachwuchswissenschaftlerin Dr. Anika Grüneboom entdeckt, die jetzt am Universitätsklinikum Erlangen arbeitet, . Diese bahnbrechende Entdeckung gelang ihr im Rahmen ihrer Doktorarbeit an der Universität Duisburg-Essen (UDE) bei Prof. Dr. Matthias Gunzer. An der Studie waren Forscher des Universitätsklinikums Essen, der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sowie von Forschungseinrichtungen in Jena, Berlin, Dresden und Bern beteiligt. Ihre Ergebnisse haben sie jetzt im renommierten Fachmagazin "Nature Metabolism"" publiziert.
Ein chemisches Verfahren, um Knochen transparent zu machen, ermöglicht den Einblick in die im Inneren des Knochens liegenden Strukturen. Nachwuchswissenschaftlerin Dr. Anika Grüneboom hat die sogenannten Transkortikalgefäße (weiße Pfeilspitzen) neu entdeckt – sie verbinden den Blutkreislauf des Knochenmarks mit dem der Knochenhaut. (Bild: UDE/Matthias Gunzer, Anika Grüneboom)

Knochen sind zwar sehr harte Organe, sie haben aber auch ein dichtes Netzwerk von Blutgefäßen in ihrem Inneren, wo sich das Knochenmark befindet, sowie auf der mit Knochenhaut bedeckten Außenseite. Deshalb bluten beispielsweise Knochenbrüche erheblich. Allerdings können durch dieses Gefäßsystem auch neu gebildete Blutzellen das Knochenmark verlassen und in den Körper auswandern.

"Wie jedes Organ benötigt ein Knochen für diese Funktionen einen geschlossenen Blutkreislauf. Während frisches Blut über Arterien in das Organ hineintransportiert wird, fließt über die Venen das verbrauchte Blut wieder heraus. Wie dieser geschlossene Blutkreislauf von Röhrenknochen genau aussieht, war allerdings bisher noch nicht ganz klar", erklärt Dr. Anika Grüneboom, Medizinische Klinik 3 - Rheumatologie und Immunologie des Uni-Klinikums Erlangen.

Teils über tausend Blutgefäße

In Knochen von Mäusen fand die Wissenschaftlergruppe nun tausende bisher unbekannte Blutgefäße, die auf der gesamten Länge quer durch den kompakten Knochen, die sogenannte Kortikalis, verlaufen. Deshalb bezeichneten die Forscher sie als "Transkortikalgefäße". Weiter konnten sie zeigen, dass durch dieses neu entdeckte Gefäßsystem die überwiegende Menge sowohl des arteriellen als auch des venösen Blutes fließt. Das bedeutet, dass das System zentral ist, um den Knochen mit Sauerstoff und Nährstoffen zu versorgen.

Darüber hinaus stellten die Forscher fest, dass dieses neu entdeckte Gefäßsystem von den Immunzellen im Knochenmark genutzt wird, um in den Blutkreislauf zu gelangen. Gerade bei entzündlichen Krankheiten wie Arthritis ist es wichtig, dass die Immunzellen den Entzündungsherd schnell erreichen. "Dieses Netzwerk an Blutgefäßen im Knochen ähnelt einem U-Bahn-System, mit dem es gelingt, viele Passagiere rasch und ohne Umwege durch Barrieren zu transportieren", sagt Grüneboom.

Dazu Forschungsleiter Prof. Gunzer: "Die bisherigen Konzepte beschrieben lediglich einige wenige arterielle Zuflüsse und zwei venöse Abflüsse bei Knochen. Das ist vollkommen unvollständig und spiegelt die natürliche Situation überhaupt nicht wider. Es ist schon erstaunlich, dass man im 21. Jahrhundert noch neue anatomische Strukturen finden kann, die in keinem Lehrbuch beschrieben werden." Möglich wurde dies durch eine einmalige Mischung aus modernsten Bildgebungsverfahren, erklärt Prof. Gunzer: "Viele davon wurden von uns zum ersten Mal eingesetzt, etwa die sogenannte Lichtblattmikroskopie und die ultrahochaufgelöste 7-Tesla-Magnetresonanztomografie sowie die Röntgenmikroskopie in Zusammenarbeit mit dem ERC Synergy Grant 4D-Nanoscope unter der Leitung von Prof. Dr. Silke Christiansen und Prof. Dr. Georg Schett."

In der Zukunft soll nun untersucht werden, welche Rolle Transkortikalgefäße für den normalen Knochenumbau und bei Krankheiten wie Osteoporose oder Knochenmetastasen spielen. Auf Seiten der FAU wurden die Arbeiten durch den Sonderforschungsbereich 1181 sowie den ERC Synergy Grant 4D nanoSCOPE unterstützt.

Die Forschungsergebnisse als Video

Weitere Informationen:

Dr. Anika Grüneboom
Telefon: 09131 85-43216
E-Mail: anika.grueneboomatuk-erlangen.de

Quelle: FAU-Foschung 7/2019

 

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