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Wissenschaftliche Schwerpunkte:

Struktur und Funktion der Lunge dienen in erster Linie dem Gasaustausch mit dem Ziel, eine optimale Sauerstoffversorgung des Organismus in Ruhe sowie bei Belastung zu gewährleisten. Verschiedene, gesundheitsökonomisch überaus bedeutsame Lungenerkrankungen führen zu einem Verlust an Gasaustauschoberfläche und/oder Defiziten bei der Blutgefäßversorgung der Lunge. Allein die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) in Verbindung mit einem Emphysem (Verlust der Alveolarstruktur der Lunge) wird in wenigen Jahren die dritte Stelle der häufigsten Todesursachen weltweit einnehmen. Für die Betroffenen ist diese Erkrankung mit chronischer Luftnot aufgrund einer eingeschränkten Funktion und Sauerstoffaufnahmeleistung der Lunge. Im fortgeschrittenen Stadium kommt es zudem durch einen ansteigenden pulmonalen Blutgefäßwiderstand zu einer zunehmenden Überlastung der rechten Herzkammer, die für die Blutversorgung der Lunge verantwortlich ist. Insgesamt führt dies zu einer starken Einschränkung der Lebensqualität und der Leistungsfähigkeit sowie eine deutliche Verkürzung der Lebenszeit.

 

Der Schwerpunkt unserer Arbeiten liegt auf

1) der Unterbrechung des fortschreitenden Verlustes von Alveolen bei Lungenerkrankungen wie COPD/Emphysem und der Regeneration von Gasaustauschoberfläche unter diesen Bedingungen sowie

2) der Aufklärung der pathologischen Verminderung der Blutgefäßzahlen und des vaskulären Remodeling bei COPD/Emphysem sowie der Induktion pulmonaler Neo-Angiogenese.

1) Therapieziel Lungenregeneration bei destruierenden Erkrankungen

Der Prozess und die zelluläre sowie die molekulare Regulation des postnatalen Lungenwachstums, der Alveolarisierung, sind weitgehend unverstanden. Eine Regeneration von Lungengewebe beim Menschen bei destruierenden Erkrankungen oder nach traumatischem bzw. operativem Verlust größerer Lungenteile ist nicht beschrieben. Kleine Säugetiere sind jedoch durchaus in der Lage, Lungengewebe vollständig zu regenerieren. Wir konnten im Experiment an Mäusen zeigen, dass nach der Resektion einer Lunge innerhalb kurzer Zeit die gesamte verlorene Gasaustauschoberfläche in der verbleibenden Lunge durch ein rasantes Lungenwachstum regeneriert. Darüber hinaus ist es möglich, durch Variation der Kalorienzufuhr eine dramatische Regression oder Regeneration von Alveolarsepten zu induzieren. Diese Tiermodelle der Lungenregeneration legen eine „Feinjustierung“ der Lungenstruktur durch aktive Prozesse alveolärer Regression und Regeneration nahe. Sie ermöglichen es uns, die an dem Regenerationsvorgang beteiligten Zelltypen zu differenzieren und die notwendigen Regulationsmechanismen auf molekularer Ebene zu entziffern.
Besonderes Augenmerk gilt bei unseren Untersuchungen den zur Neubildung von Alveolen notwendigen alveolären Fibroblasten und deren Bezug zu aus dem Blut rekrutierten zirkulierenden Fibrozyten. Des Weiteren fokussieren sich unsere Arbeiten auf organresidente Stammzellen für Alveolarwachstum sowie auf zum Strukturerhalt notwendige Epithel-Endothelzell-Interaktionen.
In Hinblick auf wichtige molekulare Mediatoren der Alveolarisierung identifizierten wir mit Hilfe eines Transkriptom-weiten Screenings mögliche Schlüsselgene, deren Funktionsanalyse in vitro und in vivo einen weiteren Schwerpunkt darstellen wird.

2) Therapieziel pulmonale Neo-Angiogenese

Lungenblutgefäße verändern sich aufgrund unterschiedlicher Stimuli wie z.B. Infektionen, immunologische Erkrankungen, Verschluss durch einen eingeschwemmten Thrombus oder veränderte Scherkräfte (erhöhter regionaler Blutfluss und/oder Lungenhochdruck) auf sehr ähnliche und für den Patienten sehr nachteilige Weise. Es kommt in der Regel zu einer Verdickung der Gefäßwand (Remodeling) aufgrund vermehrten Zellwachstums und zu einer verstärkten muskulären Engstellung. Zudem gehen – insbesondere bei COPD/Emphysem, aber auch bei verschiedenen Lungenhochdruckformen – distale Lungengefäßbezirke oder ganze Gefäßsegmente verloren (Rarifizierung), mit konsekutiver Zunahme des Lungengefäßwiderstandes und Abnahme der vaskulären Gasaustauschoberfläche. Häufig bleiben jedoch narbige Gerüststrukturen erhalten, an denen entlang eine Neo-Angiogenese gelingen kann. Ziel unserer Arbeitsgruppe ist es, die hierbei zugrunde liegenden molekularen Prozesse zu entschlüsseln und deren Verständnis für die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze zu nutzen. Dabei fokussieren wir insbesondere auf Zellen, welche aus dem Blut rekrutiert werden und den Charakter von Blutgefäßvorläuferzellen haben (Endothel-, Glattmuskelzell- und Fibroblastenvorläuferzellen). Sowohl die pathogenetische Relevanz dieser Zellen als auch deren Eignung für zellbasierte Therapieansätze (Stimulation der Knochenmarkfreisetzung, „Anlockung“ in die Lunge, Injektion aufgereinigter und ggf. genetisch modifizierter Zellpopulationen) sind dabei von besonderem Interesse.

Forschungsziele der AG Voswinckel:

  • Zelluläre und molekulare Mechanismen des Alveolarverlustes und der Gefäßrarifizierung bei destruierenden Lungenerkrankungen.
  • Identifikation der Rolle pulmonaler Stammzellen und zirkulierende Progenitorzellen bei Lungenregeneration und vaskulären Umbauprozessen
  • Entwicklung regenerativer Therapieansätze für destruierende Lungenerkrankungen
Über Robert Voswinckel:

1992-1999

Studium der Medizin an der Justus-Liebig-Universität Gießen

1999-2002

Postdoc am Max-Planck-Institut für Physiologische und Klinische Forschung Bad Nauheim (AG W. Risau)

Seit 2002

Etablierung eigener Arbeitgruppe in Gießen (Alveolarisierung und Angiogenese) sowie Facharztausbildung Innere Medizin mit klinischem Schwerpunkt auf pulmonaler Hypertonie. Mitentwicklung neuer klinischer Therapieansätze bei pulmonaler Hypertonie.

Kontakt:

PD Dr. med. Robert Voswinckel

Abteilung IV - Entwicklung und Umbau der Lunge

Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung

Parkstraße 1

61231 Bad Nauheim

Tel.: +49 (6032) 705-293 (Büro)

Tel.: +49 (6032) 705-269 (Labor)

Mobil: +49 (170) 5618827

Fax: +49 (6032) 705-211 (Zentrale)

 

Sekretariat:

Monika Haselbauer

Tel.: +49 (6032) 705-249

Fax: +49 (6032) 705-471

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