Vaskularisierung

Vaskularisation oder Neovaskularisation ( neo- + vaskulär + -isation ) ist der physiologische Prozess, durch den sich Blutgefäße in Geweben oder Organen bilden .

Zu den Wachstumsfaktoren, die die Neovaskularisation hemmen, gehören solche, die die Teilung und Differenzierung von Endothelzellen beeinflussen. Diese Wachstumsfaktoren wirken häufig parakrin oder autokrin ; dazu zählen der Fibroblasten-Wachstumsfaktor , der Plazenta-Wachstumsfaktor , der insulinähnliche Wachstumsfaktor , der Hepatozyten-Wachstumsfaktor und der aus Blutplättchen stammende endotheliale Wachstumsfaktor . ^{[ 1 ]}

Dies kann durch Angiogenese (die Bildung neuer Blutgefäße aus bereits bestehenden), Vaskulogenese (die Entstehung von Blutgefäßen während der Entwicklung, insbesondere im Embryo) oder Arteriogenese (bei der kleinere Gefäße zu voll funktionsfähigen Arterien erweitert werden) erfolgen. ^{[ 2 ]}

Die Vaskulogenese ist der Prozess der Blutgefäßbildung , der durch die Neubildung von Endothelzellen erfolgt . ^{[ 3 ]} Sie ist das erste Stadium der Ausbildung des Gefäßnetzes, unmittelbar gefolgt von der Angiogenese . ^{[ 4 ] [ 5 ]}

Hierbei handelt es sich um die Bildung von Blutgefäßen während der frühen Entwicklung, insbesondere im Embryo. Die Blutgefäße beginnen sich aus speziellen Zellen, den sogenannten endothelialen Vorläuferzellen, zu bilden. Dieser Prozess findet zwar hauptsächlich während der Embryonalentwicklung statt, kann aber auch bei Erwachsenen auftreten, wenn der Körper beschädigte Blutgefäße reparieren oder nach einer Verletzung neue bilden muss. ^{[ 6 ]}

Vaskulogenese bezeichnet die Bildung neuer Blutgefäße in sogenannten Blutinseln , die erstmals im Mesoderm des Dottersacks in der dritten Entwicklungswoche entstehen ^{[ 7 ]} , wenn noch keine Blutgefäße vorhanden sind ^{[ 8 ]} . Beginnt beispielsweise eine einschichtige Lage von Endothelzellen zu sprießen und Kapillaren zu bilden , spricht man von Angiogenese. Im Gegensatz dazu findet bei der Vaskulogenese die Migration und Differenzierung endothelialer Vorläuferzellen ( Angioblasten ) als Reaktion auf lokale Signale (wie Wachstumsfaktoren und extrazelluläre Matrix) statt, um neue Blutgefäße zu bilden. Diese Gefäßnetze werden anschließend durch Angiogenese beschnitten und erweitert.

Die Vaskulogenese kann auch im erwachsenen Organismus aus zirkulierenden endothelialen Vorläuferzellen (Abkömmlingen von Stammzellen) entstehen. Diese Zellen können, wenn auch in unterschiedlichem Maße, zur Neovaskularisation beitragen. Beispiele für Bereiche, in denen Vaskulogenese bei Erwachsenen auftreten kann, sind:

• Tumorwachstum (siehe HP59 )
• Revaskularisation oder Neovaskularisation nach einem Trauma , beispielsweise nach einer Herzischämie oder einer Netzhautischämie
• Endometriose – Es scheint, dass bis zu 37 % des mikrovaskulären Endothels des ektopen Endometriumgewebes von endothelialen Vorläuferzellen abstammen . ^{[ 9 ]}

Es handelt sich um den Prozess der Neubildung von Blutgefäßen aus bereits bestehenden. Dies geschieht natürlicherweise, wenn der Körper Gewebe reparieren oder eine Wunde heilen muss. Ausgelöst wird dieser Prozess durch Signale von Wachstumsfaktoren wie dem vaskulären endothelialen Wachstumsfaktor (VEGF), der die Bildung neuer Gefäße anregt. Gelegentlich kann dieser Prozess jedoch bei der Tumorentstehung fehlgeleitet werden, sodass die Tumore ihre eigene Blutversorgung aufbauen und größer werden können, was zu Erkrankungen wie Krebs beitragen kann. ^{[ 10 ]}

Angiogenese ist die häufigste Form der Gefäßneubildung während der Entwicklung und des Wachstums und spielt eine wichtige Rolle in physiologischen wie pathologischen Prozessen. ^{[ 11 ]} Sie erfolgt durch die Bildung neuer Gefäße aus bereits bestehenden. Dies geschieht durch das Aussprossen neuer Kapillaren aus postkapillären Venolen und erfordert die präzise Koordination mehrerer Schritte sowie die Beteiligung und Kommunikation verschiedener Zelltypen. Der komplexe Prozess wird als Reaktion auf lokale Gewebeischämie oder -hypoxie initiiert und führt zur Freisetzung angiogener Faktoren wie VEGF und HIF-1 . Dies führt zu einer Gefäßerweiterung und einer erhöhten Gefäßpermeabilität, was wiederum die sprossende oder intussuszeptive Angiogenese zur Folge hat . ^{[ 2 ]}

Hierbei handelt es sich um einen Prozess, bei dem kleinere und weniger leistungsfähige Blutgefäße zu voll funktionsfähigen Arterien erweitert werden. Dies geschieht üblicherweise als Reaktion auf einen erhöhten Bedarf im Körper, beispielsweise bei körperlicher Anstrengung oder bei Verstopfung von Blutgefäßen. Dadurch wird sichergestellt, dass das Gewebe ausreichend mit Blut und Sauerstoff versorgt wird. ^{[ 12 ]}

Arteriogenese ist der Prozess der strömungsbedingten Umgestaltung bestehender Blutgefäße zur Bildung von Kollateralarterien. Dies kann als Reaktion auf ischämische Gefäßerkrankungen oder bei erhöhtem Bedarf (z. B. durch körperliches Training) auftreten. Ausgelöst wird die Arteriogenese durch unspezifische Faktoren wie Scherkräfte und Blutfluss. ^{[ 2 ]}

Dieser Prozess ähnelt der Angiogenese, beinhaltet aber die Bildung von Lymphgefäßen, die für den Abtransport überschüssiger Flüssigkeit und die Bekämpfung von Infektionen unerlässlich sind. Er spielt auch eine Schlüsselrolle bei Erkrankungen wie Entzündungen und der Ausbreitung von Krebs. ^{[ 13 ]}

Bei Krebs übernehmen Tumore die Kontrolle über die Blutversorgung des Körpers, um sich selbst mit Blut zu versorgen, was ihr Wachstum und ihre Ausbreitung fördert. Antiangiogene Therapien werden derzeit in Kombination mit anderen Therapien zur Krebsbehandlung eingesetzt. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]} Bevacizumab , ein monoklonaler Antikörper und VEGF-Inhibitor, ist für die Krebsbehandlung zugelassen. ^{[ 18 ]}

Bei der Hornhautneovaskularisation wachsen neue Blutgefäße vom Limbus in die Hornhaut ein. Sie entsteht durch eine Störung des Gleichgewichts zwischen angiogenen und antiangiogenen Faktoren, die normalerweise die Hornhauttransparenz aufrechterhalten. Die unreifen neuen Blutgefäße können zu anhaltenden Entzündungen und Narbenbildung, Lipidaustritt in das Hornhautgewebe und einer verminderten Hornhauttransparenz führen, was die Sehschärfe beeinträchtigen kann. ^{[ 19 ]}

Die Frühgeborenenretinopathie ist eine Erkrankung, die bei Frühgeborenen auftritt. Bei diesen ist die Netzhaut noch nicht vollständig durchblutet. Anstatt sich wie im Mutterleib normal zu entwickeln , ist die Durchblutung der Netzhaut gestört, was zu einer abnormen Vermehrung von Blutgefäßen zwischen den Bereichen der durchbluteten und der nicht durchbluteten Netzhaut führt. Diese Blutgefäße wachsen unkontrolliert und können in den Glaskörper einwachsen, wo sie Blutungen verursachen oder bei Neugeborenen zu einer Netzhautablösung führen können. ^{[ 20 ]}

Die diabetische Retinopathie ist eine Augenerkrankung bei Diabetikern, die zu einer Schwächung der Netzhautgefäße führt. Im initialen, nicht-proliferativen Stadium sind die Gefäße durchlässig. Mit der Zeit regenerieren sich die Gefäßschäden, bis sie schließlich verschließen und die proliferative diabetische Retinopathie entsteht. Die verschlossenen Kapillaren führen zu ischämischen Bereichen in der Netzhaut und setzen angiogene Wachstumsfaktoren frei. Diese Wachstumsfaktoren stimulieren die Bildung neuer Blutgefäße aus bereits bestehenden Netzhautvenen. Sie ist die häufigste Ursache für Erblindung bei Erwachsenen im erwerbsfähigen Alter. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

Bei Personen über 65 Jahren ist die altersbedingte Makuladegeneration die häufigste Ursache für schwere Sehbehinderung. Ein Subtyp der altersbedingten Makuladegeneration, die feuchte Makuladegeneration, ist durch die Bildung neuer Blutgefäße gekennzeichnet, die ihren Ursprung in der Aderhautgefäßstruktur haben und in den subretinalen Raum hineinwachsen. ^{[ 20 ]}

In der Augenheilkunde bezeichnet man als choroidale Neovaskularisation die Bildung von Mikrogefäßen in der innersten Schicht der Aderhaut des Auges. ^{[ 22 ]} Eine Neovaskularisation im Auge kann zu einem Glaukom (Neovaskularisationsglaukom) führen, wenn die neu gebildeten Blutgefäße den ständigen Abfluss des Kammerwassers aus dem Augeninneren behindern.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind weltweit die häufigste Todesursache. ^{[ 23 ]} Eine ischämische Herzkrankheit entsteht durch Stenosen und Verschlüsse der Koronararterien, was zu einer verminderten Durchblutung des Herzgewebes führt. Die Induktion der Neovaskularisation ischämischer Herzgewebe birgt daher therapeutisches Potenzial. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

• Bei der Arteriosklerose bilden sich innerhalb von Plaques neue Blutgefäße, die zu deren Wachstum und Instabilität beitragen. ^{[ 26 ]} Diese Gefäße sind oft fragil, wodurch Entzündungszellen und Fette eindringen können, was zu Blutungen innerhalb der Plaque und einem erhöhten Rupturrisiko führen kann. ^{[ 27 ]} Einige Studien an Tiermodellen deuten darauf hin, dass die Hemmung dieses Gefäßwachstums das Fortschreiten der Arteriosklerose verlangsamen kann. ^{[ 26 ]}
• Bei einem Myokardinfarkt wird das Herzgewebe durch die Unterbrechung des Blutflusses nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff versorgt, was zu Zellschäden führt. Die Neubildung von Blutgefäßen im umliegenden Gewebe kann dazu beitragen, die Sauerstoffversorgung wiederherzustellen und weitere Schäden zu begrenzen. ^{[ 28 ]} Wachstumsfaktoren wie der basische Fibroblastenwachstumsfaktor (bFGF) und das natriuretische Peptid des Gehirns (BNP) können die Angiogenese nach einem akuten Myokardinfarkt fördern. ^{[ 29 ]}
• Nach einem Schlaganfall kann die ischämische Penumbra (die Region um den Infarktkern) die Hirndurchblutung beeinträchtigen . Die Angiogenese in diesem Bereich nach dem Schlaganfall trägt zur Wiederherstellung der Perfusion bei und unterstützt die neurologische Erholung. Auch die Arteriogenese trägt zur Wiederherstellung der Hirndurchblutung nach einem Schlaganfall bei. Verschiedene Immunzellen und Zytokine spielen eine Rolle bei der Regulation der Angiogenese nach ischämischer Schädigung . ^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}

Die Vaskularisierung ist für die Wundheilung von entscheidender Bedeutung, da sie Sauerstoff und Nährstoffe liefert, die für die Gewebereparatur notwendig sind. ^{[ 33 ]} Die Angiogenese erhöht vorübergehend die Gefäßdichte um die Wunde herum und unterstützt so den Heilungsprozess. ^{[ 33 ]}

Der vaskuläre endotheliale Wachstumsfaktor (VEGF) ist ein wichtiger pro-angiogener Faktor in diesem Prozess und stimuliert sowohl die Vaskulogenese als auch die Angiogenese in der Haut. ^{[ 33 ]} Eine gestörte Angiogenese kann zu einer verzögerten Wundheilung führen, wie sie beispielsweise bei Diabetes mellitus beobachtet wird , wo chronische Wunden häufig reduzierte Spiegel an aktivem VEGF aufweisen. Die therapeutische Stimulation der Angiogenese wird erforscht, um die Heilung, insbesondere bei persistierenden Wunden, zu beschleunigen. ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]}

• Choroidale Neovaskularisation
• Hornhautneovaskularisation
• Revaskularisierung
• Rubeosis iridis
• Inoskulation
• Gefäßumbau im Embryo
• Vaskulogene Mimikry