Mechanismen und Regulation erythrocytärer Apoptose

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Vor zwei Jahren wurde entdeckt, dass Behandlung von Erythrocyten mit dem Ca2+ Ionophor Ionomycin über Steigerung der intrazellulären CA2+ Konzentration zu Zellschrumpfung, Membranausbuchtungen und Zusammenbruch der Phosphatidylserin-Asymmetrie (mit folgender Annexin-Bindung) führt, alles Wirkungen, wie sie für Apoptose kernhaltiger Zellen typisch sind. Phosphatidylserin-präsentierende Zellen werden von Makrophagen erkannt, phagozytiert und abgebaut. Darüber hinaus bleiben sie an Endothelzellen hängen und können so die Mikrozirkulation behindern. Elektrophysiologische Untersuchungen in unserem Labor deckten zwei Mechanismen auf, die zur erythrocytären Annexin-Bindung führen können. (1) Osmotischer Schock, oxidativer Stress und Energie-Depletion aktiviert einen Ca2+ permeablen, Amiloridhemmbaren erythrocytären Kationenkanal mit Zunahme cytosolischer Ca2+ Konzentrationen, (2) osmotischer Schock stimuliert ferner eine erythrocytäre Sphingomyelinase mit folgender Bildung von Ceramid. Ca2+ und Ceramid aktivieren eine Ca2+ sensitive erythrocytäre Scramblase, welche die PhosphatisylserinUmlagerung bewirkt. Ziel des vorliegenden Projektes ist die Aufdeckung der zellulären Mechanismen, welche zur Aktivierung der Kationenkanäle einerseits und der Sphingomyelinase andererseits führen, sowie der physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen, unter welchen diese Mechanismen ausgelöst oder gehemmt werden. Die Antragsteller erwarten, dass die Ergebnissse unser Wissen zum (beschleunigten) Absterben von Erythrocyten erweitern und die Grundlage für neue Strategien schaffen werden, den Untergang von Erythrocyten zu verhindern oder zu verzögern.