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Danger Signals in Cardiovascular Disease

Projektleiter: PD Dr. Peter Stachon

Under physiological conditions, the concentration of extracellular nucleotides like ATP, ADP, UTP, and UDP is low. Nevertheless, under pathophysiological conditions like cellular death, the concentration of extracellular nucleotides rapidly increase by releasing the intracellular nucleotide reservoir. Abundant extracellular nucleotides act as damage signals for surrounding cells which interpret this increase as damage to the organism. In order to recognize extracellular nucleotides, cells express several so-called purinergic receptors. The P2X7 receptor activates the NLRP3 inflammasome.

During the cause of the metabolic syndrome, atherosclerosis, and myocardial infarction, endogenous cells underwent cell death and release nucleotides into the extracellular space in order to orchestrate further immunological processes. Nevertheless, in some cases, immunological processes seem to overshoot, producing a chronical low-grade inflammation harmful for the whole organism. Purinergic receptors seem to play a fundamental role in this pathological immune response.

Due to this, our laboratory investigates the role of specific purinergic receptors and the inflammasome in the pathogenesis of metabolic syndrome, atherosclerosis, and myocardial infarction. Interfering with purinergic receptor signaling in these diseases may prevent immune response overshoot reactions, thereby providing a promising anti-inflammatory therapeutical target to treat cardiovascular diseases.

Unter physiologischen Bedingungen ist die Konzentration extrazellulärer Nuklteotide wie ATP, ADP, UTP und UDP gering. Nach Zelltod oder inflammatorischer Aktivierung von Zellen können die Konzentration dieser Nuktleotide im Extrazellularraum durch ein Freisetzen aus dem intrazellulärem Reservoir rasch zunehmen.  Hier wirken sie als Warnsignale für umliegende Zellen und binden an verschiedene, so genannte purinerge Rezeptoren. Die Bindung extrazellulärer Nukleotide an purinerge Rezeptoren löst eine Entzündungsanwort aus. So ist zum Beispiel der P2X7 Rezeptor ist ein wichtiger Aktivator des NLRP3-Inflammasoms.

Während der Entstehung des metabolischen Syndroms, der Atherosklerose und beim akuten Myokardinfarkt spielen Entzündungsprozesse und Zelltod eine wichtige Rolle. Daher ist anzunehmen, dass es in allen Erkrankungsbildern zu einer relrevanten Ausschüttung von Nukleotiden in den Extrazellularraum kommt, die über purinerge Rezeptoren Entzündungsprozesse vermitteln. Bleibt der inflammatorische Reiz über längere Zeit erhalten, entsteht eine chronische Entzündung, die dem Organismus auf verschiedene Weise schadet. Dabei können purinerge Rezeptoren und das Inflammasom einen entscheidenden Anteil haben.

Unsere Arbeitsgruppe untersucht die Rolle spezifischer purinerger Rezeptoren und des Inflammasoms in der Pathogenese des metabolischen Syndroms, der Atherosklerose undd des akuten Herzinfarktes. Diese Interaktion könnte ein interessanter Ansatzpunkt zukünftiger Therapiestrategien gegen diese wichtigen Erkrankrungsbilder darstellen.

Principal Investigators
PD Dr. med. Peter Stachon

PD Dr. med. Peter Stachon
Cardiology and Angiology I
University Heart Center Freiburg - Bad Krozingen
Breisacher Str. 33
79106 Freiburg, Germany

Phone: 0049 761 270 70090
Fax: 0049 761 270 70060
E-Mail: peter.stachon@uniklinik-freiburg.de

Dr. rer. nat. Julian Merz

Dr. rer. nat. Julian Merz
Cardiology and Angiology I
University Heart Center Freiburg – Bad Krozingen
Breisacher Str.33
79106 Freiburg, Germany  

Phone: 0049 761 – 270 70090
Fax: 0049 761 – 270 70060
E-Mail: julian.merz@uniklinik-freiburg.de

Project Leader

Dr. med. Adrian Heidenreich
Physician  

E-Mail: adrian.heidenreich@uniklinik-freiburg.de

Dr. med. Philipp Albrecht

Dr. med. Philipp Albrecht
Physician, Otto-Hess Award 2018  

E-Mail: philipp.albrecht@uniklinik-freiburg.de

Sunaina von Garlen

Sunaina von Garlen
Physician, DGIM scholarship  

E-Mail: sunaina.garlen@uniklinik-freiburg.de

Team

Dr. rer. nat. Dymphie Suchanek
Technical biologist and Lab Manager  

E-Mail: dymphie.suchanek@uniklinik-freiburg.de

Natalie Hoppe
Technical biologist and Lab Manager  

E-Mail: natalie.hoppe@uniklinik-freiburg.de

Jasper Jansen

Jasper Jansen
MD student  

E-Mail: jasper.janser@uniklinik-freiburg.de

Project: Investigation of extracellular inflammasome particles in patients receiving cardiac catheterization

Julius Wissemann

Julius Wissemann
MD student, MOTI-VATE scholarship  

E-Mail: julius.wissemann@uniklinik-freiburg.de

Project: Role of extracellular inflammasome particles in the development of metabolic syndrome

Juliane Engelmann

Juliane Engelmann
MD student, Kaltenbach-scholarship  

E-Mail: juliane.engelmann@uniklinik-freiburg.de

Project: The role of P2X4 in the development of metabolic syndrome and inflammasome activation in mice

Karin Ott

Karin Ott
Bachelor student  

E-Mail: karin.ott@uniklinik-freiburg.de

Project: Inflammasome activation in mature adipocytes from different adipose tissue depots

Lara Hertle

Lara Hertle
Scientist, Bachelor student  

E-Mail: lara.hertle@uniklinik-freiburg.de

Project: The influence of anti-diabetics on the NLRP3 inflammasome activation in human peripheral blood mononuclear cells

Alumni

  • Karlos Rofa, MD-student
    Project: The role of the ADP-receptor P2Y13 on the development of metabolic syndrome in mice
  • Sebastian König, MD-student
    Project: Impact of P2X4 on the development and the inflammatory reaction during atherosclerosis in mice
  • Lorenz Karnbrock, MD-student (Kaltenbach-scholarship)
    Project: Hematopoietic depletion of P2Y13 and its role in metabolic syndrome in mice
  • Daniel Dimanski, MD-student (Otto-Hess scholarship)
    Project: Detection of inflammasome particles via flow cytometric analysis in human samples and ASC-Citrine mice during atherosclerosis
  • Ibrahim Schäfer, MD-student (MOTI-VATE scholarship)
    Project: The role of P2Y6 and the development of heart failure in mice
  • Kseniya Bulatova, M.Sc.
    Project: Characterization of the somatic and hematopoietic effect of P2Y6 in the development of heart failure in mice
  • Reine Aleid, M.Sc.
    Project: NLRP3 inflammasome activation in mature adipocytes and stromal vascular fraction-derived adipocytes
  • Julia Kanafek, B.Sc.
    Project: Characterization of the NLRP3-inflammasome in a human cell line and peripheral blood mononuclear cells
  • Alina Nettesheim, B.Sc.
    Project: Characterization of the purinergic receptor repertoire on pro- and anti-inflammatory primed bone marrow derived macrophages

  • Purinergic Receptors in Atherosclerosis
  • Inflammasom activation during vascular inflammation
  • G- Protein coupled purinergic receptors in metabolic syndrome
  • Role of danger signal in myocardial infarction
  • Puringeric receptors in cardiomyopathy 

We are interested in dedicated doctoral students who want to experience the work in a scientific laboratory in an innovative field.

Offene Stellen

Derzeit suchen wir engagierte Doktoranden, welche in einer experimentellen Arbeit wissenschaftliches Arbeiten kennenlernen möchten.  

Atherosklerotische Veränderungen an Gefäßen können zur Minderperfusion von Organabschnitten führen. Sind Koronararterien betroffen führt dies zum Herzinfarkt und unterversorgtes Herzgewebe stirbt ab. Doch welche Rolle spielt das Immunsystem in solchen Prozessen? Können wir den Ausgang kardiovaskulärer Ereignisse beeinflussen, indem wir das Immunsystem modulieren? Finde es mit uns heraus!  

Was wir dir bieten:

  • Wir sind eine junge, dynamische Arbeitsgruppe, die davon überzeugt ist, dass die Qualität der Betreuung ein entscheidender Faktor für den Erfolg einer Doktorarbeit ist.
  • Jeder Doktorand erhält hierbei sein eigenes in vivo Forschungsprojekt mit direkter wissenschaftlicher Betreuung vor Ort.
  • Wir übernehmen die Kosten für einen europaweit zertifizierten Tierversuchskurs (FELASA B), der es dir ermöglicht in Europa Tierversuche durchzuführen.
  • Breites Spektrum an molekularbiologischen und auch  in vivo Methoden wie zum Beispiel Durchflusszytometrie oder die Kleintier-Echokardiographie.
  • Wir unterstützen dich bei der Bewerbung für ein Promotions-Stipendium bei kardiologischen oder internistischen Fördervereinen.
  • Du erhältst die Möglichkeit deine Daten auf Kongressen und Tagungen zu präsentieren.
  • Bei entsprechender Qualifikation werden deine Daten in einem renommierten Fach-Journal  publiziert. Je nach deinem Beitrag ist hier bis zu einer Erst-Autorenschaft möglich.

Was wir erwarten:

  • Zeit: Da wir an Mäusen forschen musst du mindestens ein Semester Vollzeit im Labor einplanen und solltest auch im Anschluss studienbegleitend dein Projekt nicht aus den Augen verlieren.
  • Organisation: Neben deinen Betreuern bist du Hauptansprechpartner / -organisator für dein Projekt, deine Tiere.
  • Teamwork: Mitarbeit an unseren anderen Projekten ist uns sehr wichtig (schließlich helfen alle anderen auch bei deinem Projekt).
  • Motivation: Ein ehrliches Interesse an der Forschung, sowie der Wille auch über die Promotion hinaus zu denken und zu lernen!   Falls wir dein Interesse geweckt haben, du Fragen hast oder weitere Informationen benötigst, schreibe gerne eine Nachricht an: Peter.stachon@universitaets-herzzentrum.de

Principal Investigators

PD Dr. med. Peter Stachon
Dr. rer. nat. Julian Merz

Labor: 0049 761 - 270 700