Charakterisierung der mechanischen Kräfte und der mechanisch induzierten Signaltransduktion im Alveolarepithel

Betreuer: M. Frick

Intakte Lungenbläschen oder Alveolen bilden die funktionellen Einheiten der Lunge und spielen eine wichtige Rolle für die Aufrechterhaltung der Lungenfunktion. Wesentlich für die Aufrechterhaltung der alveolären Integrität und Homöostase sind komplexe zelluläre Signale in und zwischen den Zellen der alveolären Luft-Blut Schranke (Epithelzellen, Endothelzellen). Eine Schlüsselrolle bei der Entstehung dieser Signale spielen mechanische Kräfte, die bei der Belüftung der Alveolen auftreten und zur Dehnung der Alveolarzellen führen. Studien haben gezeigt, daß sowohl Alveolarepithelzellen auf Dehnung reagieren und dies über verschiedene Kalzium-vermittelte Signalwege die Sekretion von pulmonalem Surfaktant stimulieren. Surfaktant bildet eine dünne Lipidschicht an der Luft-Flüssigkeits-Grenze aus, welche die Alveolen durch Reduktion der Oberflächenspannung einerseits vor dem Kollaps schützt und andererseits die Einatmung erleichtert.

Aufgrund der komplexen Architektur der Alveolen (Luft-Wasser Grenzfläche, mechanische Dehnung) war es bisher jedoch noch nicht möglich im Detail zu untersuchen, wie 1) mechanische Kräfte auf die einzelnen Zelltypen einwirken, 2) verschiedene Zellen der alveolären Barriere diese Kräfte registrieren und 3) das interzelluläre Zusammenspiel und die Integration dieser Signale zu einer regulierten Surfaktantfreisetzung, durch Aktivierung von intra- und interzellulären Signalwegen, führen.

Ziel dieses Projektes ist daher neuartige Kulturmodelle zu verwenden, die es erlauben das komplexe Mikromilieu eines intakten Alveolus zu simulieren und gleichzeitig die mechanischen Kräfte zu untersuchen, um darin mittels etablierter fluoreszenzmikroskopischer, zell- und molekularbiolgischer Methoden diese Fragen zu beantworten.

Ausgewählte Publikationen

  • J Cell Sci. (2015); 128(6):1193-203
  • J Cell Sci. (2014); 127(24):5218-27
  • FASEB J. (2013); 27(4):1772-83
  • J Cell Sci. (2012); 125(11):2765-74.
  • Proc. Natl. Acad. Sci. (2011); 108(35):14503-8.