Institut für Physiologie II	Tel. (0251) 83-55540 Fax: (0251) 83-55331 e-mail: iphysio2@uni-muenster.de www: http://www.physiology.de/
Robert-Koch-Str.27b 48148 Münster Geschäftsführender Direktor: Prof. Dr. Hans Oberleithner
Forschungsschwerpunkte 2003 - 2004    zurück    weiter

Nanophysiologie   Der Projektbereich 'Nanophysiologie' umfasst folgenden Themen (http://www.nanophysiology.de): Nanophysiologie der Endothelien Ionenkanäle und Zellmigration Molekulare Mechanismen der Mukoviszidose Regulation der Zellkernbarriere Folgende experimentelle Methoden bzw. Techniken werden eingesetzt: Atomic Force Mikroskopie Konfokale Laser-Scan-Mikroskopie Elektrophysiologie Einzelzellimaging Molekularbiologie und Zellkultur Der Entwicklungsschwerpunkt des Institutes liegt im Bereich der Nanophysiologie. Darunter wird das Zusammenspiel einzelner Moleküle, ihre Darstellung (z.B. mittels "Atomic Force" Mikroskopie) und Manipulation in möglichst natürlicher Umgebung verstanden. Medizinisch relevante Moleküle werden mit nanotechnologischen Werkzeugen aufgespürt und ihr Verhalten unter physiologischen bzw. pathophysiologischen Zuständen erfasst. Es gibt vier Schwerpunkte: Endothelforschung Endothel besteht aus einem einschichtigen Zellrasen, der die Innenflächen der Blutgefäße auskleidet. Die Endothelzellen bilden dabei nicht nur eine intelligente Barriere zwischen Blut und Körperzellen, sondern tragen entscheidend zur Regulation von Blutgerinnung und Blutdruck bei. Humane Endothelzellen werden in der Kulturschale gezüchtet und die dem Blut zugewandte Oberfläche beschrieben. Mittels der "Atomic Force Mikroskopie" (AFM) konnte das Institut zeigen, dass Endothel ähnliche Eigenschaften wie Nierenepithel entwickeln kann. Damit rückt das Endothel stark ins Zentrum der Bluthochdruckforschung. Dieses Projekt wird aus Mitteln der EU gefördert. Epithelforschung Mukoviszidose ist eine der häufigsten Erbkrankheiten der westlichen Bevölkerung. Sie ist charakterisiert durch eine Fehlfunktion Salz- und Wasser-sezernierender Epithelien. Die Ursache liegt in Mutationen eines Gens, welches für das sog. cyctic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR)-Protein kodiert. Dieses CFTR sitzt normalerweise in der Plasmamembran und reguliert dort Ionentransportprozesse. Die Beschreibung einer physiologischen "Nanoarchitektur auf der Zelloberfläche" und ihre Störung durch mutierte Proteine ist hier das Ziel. Dieses Projekt wird aus Mitteln des Sonderforschungsbereiches 629 gefördert. Steroidhormonforschung Arterielle Hypertonie führt zu Herz-Kreislauferkrankungen, Todesursache Nummer 1 in der westlichen Bevölkerung. Eines der Schlüsselhormone des menschlichen Organismus ist Aldosteron, ein Steroidhormon, welches den Salz- und Wassergehalt unserer Zellen reguliert und damit die Höhe des Blutdrucks bestimmt. Auch wenn es sich hier um ein sehr komplexes Thema handelt, das offensichtlich den gesamten Organismus betrifft, so liegt die Lösung um das Verständnis der Hypertonie in der Interaktion einzelner Moleküle. Ziel eines Forschungsschwerpunktes ist die "Routenbeschreibung des Hormons durch die Zelle". Es wurden Nano-Methoden erarbeitet, um diese Ein- bzw. Ausschleusungsprozesse durch die Poren der Zellkernhülle sichtbar bzw. funktionell messbar zu machen. Auch hier dient die Eizelle des afrikanischen Krallenfrosches als Modell. Ziel ist das molekulare Verständnis der physiologischen Porenregulation und ihrer pharmakologischen Beeinflussung. Dieses Projekt wird aus Mitteln Volkswagenstiftung gefördert. Tumorphysiologie Tochtergeschwülste (Metastasen) von primären Tumoren entstehen durch die Fähigkeit von Tumorzellen, durch die Wände der Blutgefäße zu migrieren. Dazu setzt die Tumorzelle an ihrem Vorderende (leading edge) Enzyme wie z. B. Matrix-Metalloproteasen (MMP) frei, die sich auf enzymatische Weise den Weg durch die gesunden Gewebe bahnen. Es werden verschiedene Gewebe-ähnliche Matrices hergestellt und die Wechselwirkung dieser Strukturen mit in der Zellkultur gezüchteten Krebszellen untersucht. Die AFM-Technik (Atomic Force Mikroskopie) ermöglicht hier die Darstellung der 3-D-Matrix. Ziel ist das Verständnis der Umstrukturierung der Matrix (Stichwort: remodeling) durch die Tumorzelle selbst bzw. durch die von ihr sezernierten Enzyme. Es besteht eine enge Zusammenarbeit mit dem Institut für zelluläre und molekulare Physiologie der Yale Universität in New Haven, USA. Dieses Projekt wird aus Mitteln der DFG und der Innovativen Medizinischen Forschung gefördert. Veröffentlichungen: Schnaeker,E.M., Ossig,R., Ludwig,T., Dreier,R., Oberleithner,H., Wilhelmi,M., and Schneider,S.W. (2004). Microtubule-dependent matrix metalloproteinase-2/matrix metalloproteinase-9 exocytosis: prerequisite in human melanoma cell invasion. Cancer Res. 64, 8924-8931. Buchholz,I., Enss,K., Schafer,C., Schlune,A., Shahin,V., and Oberleithner,H. (2004). Transient permeability leak of nuclear envelope induced by aldosterone. J. Membr. Biol. 199, 135-141. Oberleithner,H. (2004). Nuclear envelope: nanoarray responsive to aldosterone. J. Membr. Biol. 199, 127-134. Ludwig,T., and Oberleithner,H. (2004). Platinum complex toxicity in cultured renal epithelia. Cell Physiol Biochem. 14, 431-440. Ludwig,T., Fakih,S., Krebs,B., and Oberleithner,H. (2004). Platinum complex cytotoxicity tested by the electrical resistance breakdown assay. Cell Physiol Biochem. 14, 425-430. Albermann,L., Shahin,V., Ludwig,Y., Schafer,C., Schillers,H., and Oberleithner, H. (2004). Evidence for importin alpha independent nuclear translocation of glucocorticoid receptors in Xenopus laevis oocytes. Cell Physiol Biochem. 14, 343-350. Ludwig,T., Riethmuller,C., Gekle,M., Schwerdt,G., and Oberleithner,H. (2004). Nephrotoxicity of platinum complexes is related to basolateral organic cation transport. Kidney Int. 66, 196-202. Oberleithner,H. (2004). Unorthodox sites and modes of aldosterone action. News Physiol Sci. 19, 51-54. Oberleithner,H., Ludwig,T., Riethmuller,C., Hillebrand,U., Albermann,L., Schafer,C., Shahin,V., and Schillers,H. (2004). Human endothelium: target for aldosterone. Hypertension 43, 952-956. Schillers,H., Shahin,V., Albermann,L., Schafer,C., and Oberleithner,H. (2004). Imaging CFTR: a tail to tail dimer with a central pore. Cell Physiol Biochem. 14, 1-10. Schneider,S.W., Ludwig,T., Tatenhorst,L., Braune,S., Oberleithner,H., Senner,V., and Paulus,W. (2004). Glioblastoma cells release factors that disrupt blood-brain barrier features. Acta Neuropathol. (Berl) 107, 272-276. Oberleithner,H., Schneider,S.W., Albermann,L., Hillebrand,U., Ludwig,T., Riethmuller,C., Shahin,V., Schafer,C., and Schillers,H. (2003). Endothelial cell swelling by aldosterone. J. Membr. Biol. 196, 163-172. Schafer,C., Shahin,V., Albermann,L., Schillers,H., Hug,M.J., and Oberleithner,H. (2003). Intracellular calcium: a prerequisite for aldosterone action. J. Membr. Biol. 196, 157-162. Enss,K., Danker,T., Schlune,A., Buchholz,I., and Oberleithner,H. (2003). Passive transport of macromolecules through Xenopus laevis nuclear envelope. J. Membr. Biol. 196, 147-155. Schneider,S.W., Matzke,R., Radmacher,M., and Oberleithner,H. (2004). Shape and volume of living aldosterone-sensitive cells imaged with the atomic force microscope. Methods Mol. Biol. 242, 255-279. Oberleithner,H., Schafer,C., Shahin,V., and Albermann,L. (2003). Route of steroid-activated macromolecules through nuclear pores imaged with atomic force microscopy. Biochem. Soc. Trans. 31, 71-75.