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Arbeitsgruppe Vegetative Physiologie
(Prof. Dr. G. Gros)

Anschrift

Leiter
Prof. Dr. med. Gerolf Gros (email: Gros.GerolfMH-Hannover.De)


Anschrift (postalisch)
Medizinische Hochschule Hannover
Molekular und Zellphysiologie
OE 4220 - AG Vegetative Physiologie
Carl-Neuberg Str.1
30625 Hannover
Germany
    

Anschrift (Besuchsadresse)
Feodor-Lynen-Str. 21
30625 Hannover

 
Telefon
(0511) 532 - 2735
Fax
(0511) 532 - 2938

Aktuelle Forschungsprojekte

Gaspermeabilität biologischer Membranen

 

Wir haben gezeigt, dass die Zellmembran roter Blutzellen deshalb eine hohe Permeabilität für CO2 haben, da sie mit speziellen "CO2-Kanälen" ausgestattet ist. Identifiziert haben wir in diesem Fall das Rhesus-Protein (das auch Blutguppeneigenschaften hat) und das Aquaporin-1 (das zugleich Träger der Blutgruppeneigenschaft Colton ist). Beide Proteine erhöhen die CO2-Permeabilität der Erythrocytenmembran um mehr als das Zehnfache. Wahrscheinlich haben die beiden Proteine denselben Effekt auch für andere Gase, u.a. O2. Andere Zellmembranen, denen diese beiden Proteine fehlen, besitzen sehr viel niedrigere Gaspermeabilitäten. Wir untersuchen den molekularen Mechanismus der CO2-Permeation durch diese Kanäle mittels molekularbiologischer Methoden durch Expression der Proteine und gezielt hergestellter Mutanten in Zellkultur sowie durch Untersuchungen an Rhesus- bzw. Aquaporin-1-defizienten Erythrocyten von menschlichem und von Mäuse-Blut.

 

 

Plastizität des Skelettmuskels


Unterschiedliche Belastungstypen wie z.B. Dauerbelastung (Stichwort Marathon) bzw. Kurzzeithöchstbelastung (Stichwort Sprint) führen nach längerer Zeit jeweils zu charakteristischen Anpassungen des Skelettmuskels, der dadurch diesen Anforderungen besser gerecht wird. Ein Beispiel ist die "Weiß-Rot-Transformation", bei der durch eine andauernde Belastung "schnelle" Muskelfasern in "langsame" umgewandelt werden, die aufgrund einer Umstellung in der Ausstattung mit den Isoformen der kontraktilen Proteine und mit Stoffwechselenzymen (unter Bevorzugung des oxidativen Stoffwechsels) eine wesentlich geringere Ermüdbarkeit als schnelle Fasern aufweisen. Wir untersuchen die Signale und Signalkaskaden, die für diese Anpassungsleistungen des Skelettmuskels verantwortlich sind. Diese Untersuchungen erfolgen hauptsächlich an Muskelzellen in Kultur.

 

Die Rolle des Myoglobins für den Sauerstofftransport in Herz und Skelettmuskel


Aus Messungen der Diffusivität von Myoglobin in intakten Herz- und Skelettmuskelzellen leiten wir die quantitative Rolle des Myoglobins einerseits als intrazellulärer O2-Speicher und andererseits als intrazellulärer "O2-Transporteur" ab. Theoretische Berechnungen und zahlreiche experimentelle Befunde zeigen, dass Myoglobin als Speicher und als Transporteur eine vergleichbare Bedeutung hat. Jedoch wird Myoglobin hauptsächlich unter Nicht-steady-state Bedingungen wichtig. Beispiele sind die systolische Phase des Herzens, während derer die Durchblutung der Wand des linken Ventrikels weitgehend sistiert, oder im Skelettmuskel zu Beginn intensiver kontraktiler Tätigkeit. Diese Perioden schlechter O2-Versorgung zu überbrücken, scheint die Hauptaufgabe des Myoglobins zu sein.

 

 

Die Elimination von Milchsäure aus dem Skelettmuskel und die Rolle der muskulären membrangebundenen Carboanhydrasen


Durch die Untersuchung der Muskeln von knockout-Mäusen für die membrangebundenen Carboanhydrasen CA IV, CA IX und CA XIV konnten wir zeigen, dass die Abgabe von in der Muskelzelle gebildeter Milchsäure auf zwei Wegen erfolgt: 1) die Milchsäure diffundiert durch das Sarkoplasma und verlässt die Zelle mithilfe des sarkolemmalen Milchsäure-Carriers (MCT). Dieser Prozess wird unterstützt durch die Carboanyhydrasen IV und XIV; 2) die Milchsäure wird am Ort ihrer Produktion in das intrazelluläre Netzwerk der T-Tubuli abgegeben. Diese können die Milchsäure erheblich schneller bis zur Zelloberfläche transportieren, wodurch sie trotz des geringen Volumenanteils der T-Tubuli sehr effektiv für zur Milchsäureabgabe der Muskelfaser beitragen. Neben ihrer Rolle bei der elektromechanischen Kopplung spielen die T-Tubuli also eine wichtige Rolle als "Drainagesystem der Muskelzelle" für Milchsäure.

Weitere Details zu diesen Projekten s. die folgende Seite "Forschungsschwerpunkte" und die letzte Seite "Publikationen".
 
Google Scholar Page Gerolf Gros
Web of Science Citation Report AG Vegetative Physiologie

Drittmittel und Kooperationen

Die Forschung der Arbeitsgruppe wird überwiegend durch DFG-geförderte Drittmittelprojekte finanziert. Es bestehen derzeit Kooperationen mit Arbeitsgruppen in Basel / Schweiz (Fabian Itel, Departement Chemie, Universität Basel), in  Göteborg / Schweden (Dr. K. Hedfalk, University of Göteborg), in  Hannover / Germany (Prof. G. Tsiavaliaris, Inst. für Biophysikalische Chemie), in St. Louis / USA (Prof. W.S. Sly), in Cleveland / USA (Prof. W.F. Boron),  in Florenz / Italien (Prof. C. Supuran) und in Paris / Frankreich (Prof. J.P. Cartron).

 

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Alle Angaben ohne Gewähr!   V.i.S.d.P. Prof. Dr. rer. nat. Theresia Kraft

Letzte Änderung 10.08.2018 UK