Blut: Fluss und Gerinnung im Gleichgewicht

13.03.2013

Foto: Blutgerinnung

Das Protein VWF entfaltet sich zu einem langen Faden, der Blutplättchen bindet und die Gerinnung verursacht; © panthermedia.net/Sebastian Kaulitzki

Wissenschaftlern der Experimentellen Dermatologie der Universitätsmedizin Mannheim ist es gelungen, die physikalischen Mechanismen der initialen Blutgerinnung mit einem künstlich nachgebildeten Blutgefäßsystem experimentell nachzuvollziehen.

Es geht um den ersten Schritt der Blutgerinnung beim Wundverschluss und darüber hinaus um den Mechanismus, der selbst unter höchsten Flussgeschwindigkeiten ausschließlich zum Verschluss der Wunde und nicht zu einem Gefäßverschluss führt. Die Mannheimer Wissenschaftler Doktor Volker Huck und Professor Stefan W. Schneider konnten bestätigen, dass es sich dabei um eine reversible Polymer-Kolloid-Interaktion handelt, die durch hohe Scherkräfte induziert wird. Die erfolgreiche Aufklärung dieses Mechanismus sollte die Diagnostik und Therapie von Blutgerinnungsstörungen, Thrombosen und Schlaganfällen verbessern.

Der lebensnotwendige Blutfluss basiert auf einer feinen Balance zwischen Verblutung und Gerinnung, die permanent im Blut aufrecht erhalten werden muss. Wird das Gleichgewicht gestört, kann es zu Störungen im Blutfluss oder gar zum Verschluss von Blutgefäßen (Thrombosen) kommen. Im umgekehrten Fall können schon kleinste äußere Verletzungen zum Tod durch Verbluten führen.

Eine wichtige Funktion bei der Blutgerinnung spielt der von Willebrand-Faktor (VWF). Der VWF ist ein Protein, das eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Balance zwischen Verblutung und Blutgerinnung spielt, indem es Blutplättchen bindet. Bereits 2007 konnten die Forscher durch Simulation in einem so genannten Chip-Labor zeigen, dass die mechanischen Scherkräfte, die die Strömungsgeschwindigkeit des Blutes auf den von Willebrand-Faktor ausübt, eine Zustandsänderung dieses hoch spezialisierten Makromoleküls bewirken und damit seine Bindungseigenschaften ändern.

Hohe Fließgeschwindigkeiten, wie sie im menschlichen Körper im Bereich verletzter Gefäße auftreten, führen dazu, dass sich das ursprünglich kugelförmige Protein zu einem mehrere hundert Mikrometer langen Faden auffaltet und dabei Bindungsstellen freigibt, die zuvor im Inneren der Kugel verborgen waren. Über diese Bindungsstellen kann der VWF an verschiedene Eiweiße der verletzten Gefäßwand sowie auch der Blutplättchen binden. Unter dauerhaft starker Strömung kommt es außerdem zur Quervernetzung von VWF-Fäden (Polymere) im fließenden Blut, an die sich Blutplättchen (Kolloide) heften können. Diese Polymer-Kolloid-Aggregate bilden einen kleinen Blutpfropf, der die Wunde verschließt.

Die Forscher konnten jetzt in einem dem menschlichen Blutgefäß nachempfundenen Flusskammersystem mit gleichzeitiger Anwendung der Reflexions-Interferenz-Kontrast-Mikroskopie (RICM) die Polymer-Kolloid-Bildungstheorie experimentell belegen. So konnten sie nachweisen, dass der Prozess des „self-assembly“ im fließenden Blut reversibel ist und nur Aggregate aus VWF und Blutplättchen, die Kontakt zur Wunde finden, ihre blutstillende Wirkung zeigen. Schwimmen sie an der Wunde vorbei, so zerfallen sie aufgrund der veränderten Scherkräfte binnen Sekunden vollständig. Es bildet sich also gezielt nur am Ort der Gefäßverletzung ein kleiner Blutpfropfen, und es kommt daher nicht zum Verschluss von unverletzten Gefäßen.

MEDICA.de; Quelle: Universitätsmedizin Mannheim