AG Renocardiac Interactions and Ceramide Metabolism in Cardiovascular Diseases

Forschungsschwerpunkte

Urämie bei Herz-Kreislauferkrankungen

Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind weltweit die häufigste Todesursache beim Menschen. Einer der wichtigsten Risikofaktoren für die Entwicklung von Gefäß- und Klappenerkrankungen des Herzens ist die chronische Nierenerkrankung. Eine Fehlfunktion der Niere führt zu einer Störung des Kalzium-Phosphat-Haushalts sowie zur Anreicherung urämischer Toxine. Unter diesen Urämietoxinen wurde insbesondere Indoxylsulfat, ein aus dem Darm stammendes urämisches Toxin, als schädlich für die Endothelfunktion und als Auslöser von Entzündungen identifiziert. Ein Forschungsschwerpunkt unserer Arbeitsgruppe ist die Untersuchung der Rolle von Urämie bei Herz-Kreislauferkrankungen und im Speziellen von Indoxylsulfat bei Endothelschäden, Erkrankungen der Aortenklappe, Bildung von Aortenaneurysmen sowie bei Herzrhythmusstörungen. Dabei nehmen wir das organische Organio-Anion transportierende Polypeptide als potentielle pharmakologische Ziele in den Fokus um die Aufnahme der Toxine in kardiale Zellen zu verhindern.

Chronische Nierenerkrankungen bedingen Schäden an Gefäßen sowie Herzklappen- und Herzmuskelgewebe durch verschiedene Mechanismen. Eine wichtige Rolle spielt dabei das Urämietoxin Indoxylsulfat.

Ceramid-Stoffwechsel bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Ein zweiter Schwerpunkt unserer Arbeitsgruppe ist der Ceramid-Stoffwechsel bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Ceramide sind biologisch aktive Sphingolipide, die durch ein komplexes Enzymnetzwerk gebildet werden. Die zellulären Ceramidspiegel steigen als Reaktion auf Hyperglykämie und TNF-α-Signale an und sind an Apoptose und Inflammasom-Aktivierung beteiligt. Bei Patient:innen sind erhöhte Ceramidspiegel im Blut mit kardiovaskulären Ereignissen assoziiert. Um ceramidvermittelte Effekte zu beeinflussen, konzentrieren wir uns auf zwei Zielenzyme: Ceramid-Synthase 5 und neutrale Sphingomyelinase 2. Unser Ziel ist es, Strategien zur Verhinderung der Entstehung einer Aortenklappenstenose zu entwickeln und Endothelschäden zu reduzieren.

In unseren Forschungsprojekten führen wir molekulare und zelluläre Studien durch und übertragen die Ergebnisse in Tierversuche. Ebenso führen wir innovative klinische Pilotstudien zur Evaluation von Sicherheit und Wirksamkeit neuer Pharmaka durch. Damit decken wir das gesamte translationale Spektrum von der Laborbank bis zum Krankenbett ab.

Erhöhte Ceramidspiegel stehen mit einem erhöhten kardiovaskulären Risiko (CVD-Risiko) in Verbindung. Ceramide modulieren lokale Entzündungsreaktionen und induzieren die Apoptose von Endothelzellen. Daher stellt der Eingriff in den Ceramidstoffwechsel einen vielversprechenden Ansatz dar, um endotheliale Schäden und möglicherweise auch die Aortenerkrankungen zu verringern.

Über die Arbeitsgruppe

AG-Leitung

PD Dr. med. Andreas Zietzer
E-Mail: Andreas.Zietzer@ukbonn.de

AG-Mitglieder

Dr. med. Philip Düsing
E-Mail: philip.duesing@ukbonn.de
Dr. med. Laurine Reese
E-Mail: laurine.reese@ukbonn.de
Dr. med. Ansgar Ackerschott
E-Mail: ansgar.ackerschott@ukbonn.de
Frau Paula Levermann
E-Mail: paula.levermann@ukbonn.de
Cand. med. Amelie Kruse
Cand. med. Katharina Anna Constanze Thielbeer
Cand. med. Mia von Rauchhaupt
Cand. med. Pauline Pett
Prof. Dr. med. Felix Jansen
E-Mail: felix.jansen@ukbonn.de
PD Dr. med. Thomas Beiert
E-Mail: thomas.beiert@ukbonn.de

Förderung

Unsere Forschungsarbeiten werden durch verschiedene nationale und internationale Förderprogramme unterstützt. Dazu zählen u. a.:

Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt im ACCENT-Programm
Deutsche Forschungsgemeinschaft
Deutsche Herzstiftung
Deutsche Gesellschaft für Kardiologie – Herz- und Kreislaufforschung
Ernst & Bertha Grimmke Stiftung
Interne Förderprogramme der Universität Bonn (BONFOR)

Kooperationspartner (Auswahl)

Prof. Dr. Christian Kurts, Institute of Molecular Medicine and Experimental Immunology, University of Bonn
Prof. Dr. Sibylle von Vietinghoff, Medical Department I, University Hospital Bonn
Studienzentrale und Phase-I-Einheit, Studienzentrum Bonn (SZB)
Prof. Dr. Vera Jankowski, Institute for Molecular Cardiovascular Research IMCAR, 52074 Aachen
Dr. Patrick Giavalisco, Max Planck Institute for Biology of Ageing, Metabolomics Core Facility, Cologne
Dr. Katharina Gutbrod, Prof. Dr. Peter Dörmann, Institute of Molecular Physiology and Biotechnology of Plants, University of Bonn
PD Dr. Reinhard Bauer, Life & Medical Sciences Institute (LIMES), Genetics & Molecular Physiology, University of Bonn

Schlüsselpublikationen (5-10)

Düsing P, Göbel I, Ackerschott A, Reese L, Giavalisco P, Dethloff F, Niepmann ST, Stei M, Beiert T, Zimmer S, Kurts C, Nickenig G, Jansen F, Zietzer A. The role of uremic toxin indoxyl sulfate in the pathophysiology of aortic valve stenosis. Cardiovasc Res. 2025 Jun.
Reese L, Niepmann ST, Düsing P, Hänschke L, Beiert T, Zimmer S, Nickenig G, Bauer R, Jansen F, Zietzer A. Loss of ceramide synthase 5 inhibits the development of experimentally induced aortic valve stenosis. Acta Physiol (Oxf). 2024 May.
Hosen MR*, Goody PR*, Zietzer A*, Xiang X, Niepmann ST, Sedaghat A, Tiyerili V, Chennupati R, Moore JB 4th, Boon RA, Uchida S, Sinning JM, Zimmer S, Latz E, Werner N, Nickenig G, Jansen F. Circulating MicroRNA-122-5p Is Associated With a Lack of Improvement in Left Ventricular Function After Transcatheter Aortic Valve Replacement and Regulates Viability of Cardiomyocytes Through Extracellular Vesicles. Circulation. 2022 Dec.
Zietzer A, Düsing P, Reese L, Nickenig G, Jansen F. Ceramide Metabolism in Cardiovascular Disease: A Network With High Therapeutic Potential. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2022 Oct.
Zietzer A, Nickenig G, Jansen F. Small blebs, big potential – can extracellular vesicles cure cardiovascular disease? Eur Heart J. 2022 Jan.
Zietzer A, Steffen E, Niepmann S, Düsing P, Hosen MR, Liu W, Jamme P, Al-Kassou B, Goody PR, Zimmer S, Reiners KS, Pfeifer A, Böhm M, Werner N, Nickenig G, Jansen F. MicroRNA-mediated vascular intercellular communication is altered in chronic kidney disease. Cardiovasc Res. 2022 Jan.
Zietzer A*, Al-Kassou B*, Jamme P, Rolfes V, Steffen E, Bulic M, Hosen MR, Goody PR, Tiyerili V, Zimmer S, Schrickel JW, Sedaghat A, Franklin BS, Werner N, Nickenig G, Jansen F. Large extracellular vesicles in the left atrial appendage in patients with atrial fibrillation – the missing link? Clin Res Cardiol. 2022 Jan.
Zietzer A, Jahnel AL, Bulic M, Gutbrod K, Düsing P, Hosen MR, Dörmann P, Werner N, Nickenig G, Jansen F. Activation of neutral sphingomyelinase 2 through hyperglycemia contributes to endothelial apoptosis via vesicle-bound intercellular transfer of ceramides. Cell Mol Life Sci. 2021 Dec.
Zietzer A*, Hosen MR*, Wang H, Goody PR, Sylvester M, Latz E, Nickenig G, Werner N, Jansen F. The RNA-binding protein hnRNPU regulates the sorting of microRNA-30c-5p into large extracellular vesicles. J Extracell Vesicles. 2020 Jul.
Liu Y, Li Q, Hosen MR, Zietzer A, Flender A, Levermann P, Schmitz T, Frühwald D, Goody P, Nickenig G, Werner N, Jansen F. Atherosclerotic Conditions Promote the Packaging of Functional MicroRNA-92a-3p Into Endothelial Microvesicles. Circ Res. 2019.