Arbeitsgruppen

Wundheilung und Regeneration nach Verletzung oder entzündlichen Reaktionen des Gewebes stellen physiologische Prozesse dar, die unabhängig vom geschädigten Organ oder Gewebe ähnliche Merkmale und Phasen teilen. Während partiellen Resektionen des Darms oder der Leber werden beispielsweise unweigerlich Blutgefäße durchtrennt, was zu lokaler Minderdurchblutung (niedrige Sauerstofflevel) und Hyperkapnie (hohe Kohlenstoffdioxidlevel) im betroffenen Gewebe führen kann. Entzündliche Gewebereaktionen durch zum Bespiel septische Begleiterkrankungen können den entstandenen Sauerstoffmangel verstärken, ein Prozess, der schlussendlich den adaptiven, molekularen Hypoxie-induzierbaren Faktor (HIF)-Signalweg induziert. Interessanterweise lässt sich der HIF-Signalweg durch die pharmakologische Hemmung der HIF-Prolyl-Hydroxylasen (PHDs), welche die eigentlichen zellulären Sauerstoffsensoren darstellen, stimulieren. Wir untersuchen daher das therapeutische Potential von PHD-Inhibitoren während der Wundheilung und Regeneration im Rahmen von Organ- und Gewebeschäden.

Des Weiteren erforschen wir die adaptiven Signalwege in Säugetierzellen während erhöhter Kohlenstoffdioxidlevel. Obwohl Kohlenstoffdioxid eines der weitverbreitetsten Gase in Säugetierorganismen ist und eines der primären Endprodukte der Zellatmung darstellt, ist bisher erstaunlich wenig darüber bekannt, wie Zellen unterschiedliche Kohlenstoffdioxidlevel messen oder sich daran anpassen. Spezialisierte Immunzellen, wie zum Beispiel Monozyten oder Makrophagen, die bei entzündlichen Reaktionen und der Wundheilung eine entscheidende Rolle spielen, verlassen den Blutstrom, in dem normale Kohlenstoffdioxidlevel vorherrschen (5% CO₂), und wandern in entzündliches Gewebe ein, welches signifikant erhöhte Kohlenstoffdioxidlevel aufweist (10-20% CO₂). Da wir und andere bereits zeigen konnten, dass Kohlenstoffdioxid entzündliche Reaktionen verringert und daher „anti-inflammatorisch“ wirkt, gehen wir davon aus, dass Monozyten und Makrophagen einen spezifischen molekularen Signalweg aufweisen, der es ihnen ermöglicht unterschiedliche Kohlenstoffdioxidlevel zu messen und sich daran während der Wundheilung und Regeneration anzupassen.

Um die Rolle des zellulären und gasförmigen (O₂ und CO₂) Gewebemilieus bei der Wundheilung und Regeneration besser untersuchen zu können, haben wir in unserer Gruppe neue transgene Mausmodelle entwickelt und verwenden gleichzeitig modernste, molekulargenetische Analyseverfahren, wie zum Beispiel CRISPR/Cas9-Technologie, zielgerichtete Transkriptomanalysen und die Hochdurchsatz-Durchflusszytometrie („flow cytometry barcoding“) (Abbildung 1).