COMPUTERMODELL
Zellgerüst für hohen Blutdruck
Ein neuartiges Computermodell simuliert, wie die Wände von Blutgefässen auf mechanische Kräfte reagieren. Dadurch lassen sich viele Krankheiten besser verstehen.
Sie halten fest zusammen, die Zellen im Modell der Blutgefässwand. Bild: R. Jakob et al. (2024)
Der Blutkreislauf gleicht einem brausenden Fluss, der im Rhythmus des Herzschlags pulsiert. Pausenlos wechselt der Druck, Gefässe dehnen sich, der Strom reibt an der Wand. Diese Kräfte aushalten muss eine Schicht von sogenannten Endothelzellen. Eng aneinandergereiht kleiden sie die Blutgefässe aus und bilden die erste Barriere zwischen Blut und Gewebe. Ein interdisziplinäres Team der Empa hat nun ein Computermodell entwickelt, das diese Zellschicht simuliert.
Denn wenn der Druck zu hoch wird, können Defekte in der Barriere auftreten, die beispielsweise Herzkreislauferkrankungen auslösen. Je bekannter das Verhalten der Zellschicht ist, desto bessere Therapien können entwickelt werden. Für das Modell kombinierten die Forschenden vorhandene Messungen und Algorithmen, um zu simulieren, wie die Endothelschicht auf mechanische Kräfte reagiert.
Hierzu bildeten sie die Wechselwirkungen zwischen den Fasern ab, die wie ein Gerüst das Innere von Zellen stabilisieren. «Die Fasern der Zellen bilden ein Netzwerk, das mit dem Gewebe darunter verbunden ist», so Ingenieur Alexander Ehret. Die Genauigkeit der Vorhersagen testeten sie anhand von Labordaten, bei denen das Endothel mechanisch belastet wurde.
Die Biologin Costanza Giampietro sieht grosses Potenzial: «Mit dem Modell können wir Hypothesen testen und die meistversprechende dann im Labor untersuchen.» Sie hofft auf Fortschritte etwa in der Krebsforschung, wenn es darum geht, wie metastasierende Zellen die Gefässbarriere durchdringen.
