Nanotechnologie dringt in die Medizin vor

Einer Forschergruppe des Instituts für Physiologie am Universitätsklinikum Münster (UKM) ist der Nachweis gelungen, dass bereits geringfügige Veränderungen der Kaliumkonzentration im Blut starke Auswirkungen auf das Gefäßendothel haben. Wird mithilfe eines mechanischen Nanosensors die Steifigkeit einzelner lebender Endothelzellen gemessen, so zeigt sich, dass Natriumionen die Zelle steif machen, während Kaliumionen „Weichmacher“-Effekte haben. „Weiche“ Endothelzellen erzeugen deutlich mehr Stickstoffmonoxid, welches die Gefäßfunktion positiv beeinflusst. Die Arbeit wurde jetzt im Fachblatt „PNAS“ (2009; 106: 2829–34) veröffentlicht.

„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“, so Prof. Dr. Hans Oberleithner. Für die Medizin bedeutet dies: Zu viel Natrium fördert die Entstehung von Bluthochdruck und die damit verbundenen Folgeschäden.

Mechanismen des kardiovaskulären Schutzes von Kalium im Endothel
Kalium dagegen schützt Herz und Gefäße. „Die neuen Arbeiten zeigen mögliche Mechanismen dieser Zusammenhänge nun erstmals direkt auf der Ebene einzelner Endothelzellen auf“, sagt Oberleithner. „Laborergebnisse lassen sich aber natürlich nicht direkt auf den Menschen übertragen. Trotzdem würde ich als Physiologe empfehlen: Natürliche Lebensmittel wie Fleisch, Getreide, Obst und Gemüse (reich an Kalium) sind den vorgefertigten Produkten wie Käse, Brot und Wurst (reich an Natrium) vorzuziehen.“ Bereits vor zwei Jahren berichteten die Münsteraner Wissenschaftler über die „Steifmacherwirkung“ des Natriums. In jener 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.

Am Institut für Physiologie am UKM sind die Forscher auf die Entwicklung und Anwendung nanotechnologischer Messmethoden an lebenden Zellen spezialisiert. Es wird derzeit versucht, die sogenannte Atomic-Force-Mikroskopie (AFM-Technik) für Anwendungen an lebender Materie „fit“ zu machen. EB