Vimentin

Medizinische Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher (Facharzt für innere Medizin) am 12. Oktober 2016
Symptomat.deAnatomie Vimentin

Vimentin ist ein Intermediärfilament, das aus Protein besteht und das Zellskelett festigt. Darüber hinaus kommt es im Plasma bestimmter Zellen vor, beispielsweise in glatten Muskelzellen und Endothelzellen. Da Weichteiltumore verstärkt Vimentin produzieren, nutzt die Medizin es außerdem als Marker für Neubildungen.

Inhaltsverzeichnis

Was ist Vimentin?

Bei Vimentin handelt es sich um eines der Intermediärfilamente (Filamenta intermedialia), das im Zellskelett vorkommt und darüber hinaus im Plasma bestimmter Zellen existiert. Intermediärfilamente sind kleine Gebilde, die zur Stabilität der Zellen beitragen.

Neben Vimentin existieren weitere Arten von ihnen; sie lassen sich zu fünf Typen zusammenfassen – Vimentin zählt dabei zum Typ III, dem außerdem Desmin, Peripherin und Gliafilamentprotein (GFAP) angehören. Vor allem zu Desmin scheint Vimentin eine hohe funktionelle Ähnlichkeit aufzuweisen. Möglicherweise kann Desmin in frühen Entwicklungsphasen die Rolle von Desmin übernehmen, wenn der Organismus diese Eiweißstruktur aufgrund eines genetischen Fehlers nicht bildet. Inwiefern diese Ergebnisse, die Forscher in Tierversuchen erlangten, auf den Menschen übertragbar sind, ist noch nicht abschließend geklärt.

Mäuse, denen das Vimentin-Gen fehlt, zeigen nur geringe physiologische Auffälligkeiten, zum Beispiel in Form einer falschen Ausrichtung der Muskelfasern. Auch insgesamt besteht noch viel Forschungsbedarf rund um das Biomolekül. Vimentin kommt nicht nur im menschlichen Körper vor, sondern auch bei allen anderen Wirbeltieren.

Anatomie & Aufbau

Ein einzelnes Vimentin-Teilchen besteht aus 465 Aminosäuren. In seiner Primärstruktur sind die Aminosäuren als lange Kette aneinandergereiht, wobei Peptidbindungen als Kopplung zwischen jeweils zwei Bausteinen fungieren.

Die Sequenz hängt von den Vorgaben ab, die in der DNA festgelegt sind; die Gene, die Vimentin kodieren, liegen beim Menschen auf dem zehnten Chromosom. Im menschlichen Körper liegt Vimentin in seiner endgültigen Form jedoch nicht als eindimensionale Kette vor. Deshalb faltet sich das Makromolekül anschließend und nimmt schrittweise eine räumliche Struktur an. Die Gestalt hängt von den physikalischen Eigenschaften der verwendeten Aminosäuren ab, die sich nur hinsichtlich ihrer Restgruppe voneinander unterscheiden und ansonsten demselben Aufbau folgen.

In der Sekundärstruktur faltet sich die Aminosäurekette und festigt sich mithilfe von Wasserstoffbrücken, wobei Enzyme den Vorgang unterstützen können. Vimentin nimmt dabei die Form einer α-Helix an, die in seiner Tertiärstruktur durch zusätzliche Bindungen zwischen den Resten der Aminosäuren stabilisiert wird. Am Kopf- und Schwanzende des Teilchens bleibt dabei ein gestreckter Abschnitt zurück. Erst in seiner vollendeten räumlichen Gestalt verfügt die Eiweißstruktur über ihre charakteristischen Eigenschaften, zu denen auch spezifische Wechselwirkungen mit anderen Molekülen gehören. Vimentin stellt einen Dimer dar, da ein fertiges Molekül sich aus zwei gleichartigen Untereinheiten zusammensetzt.

Funktion & Aufgaben

Intermediärfilamente wie Vimentin festigen das Zellskelett und die Form der Zelle insgesamt und tragen auf diese Weise zur Stabilität der Zelle bei. Das Zellskelett oder Cytoskelett ist eine anpassungsfähige Struktur und kann sich je nach Bedarf in bestimmte Bereiche der Zelle ausweiten, umstrukturieren oder abbauen. Diese Flexibilität erlaubt es dem Zellskelett, Bewegungen der gesamten Zelle zu unterstützen.

Darüber hinaus dient die Struktur als Transportweg; wie das endoplasmatische Retikulum trägt das Zellskelett somit zur Verteilung von Stoffen innerhalb der Zelle bei. Neben Intermediärfilamenten besitzt das Zellskelett zwei weitere wichtige Komponenten, auf die es als Bausubstanz angewiesen ist. Dabei handelt es sich einerseits um die röhrenförmigen T-Tubuli und andererseits um Aktinfilamente.

Auch im Plasma bestimmter Zellen ist Vimentin zu finden. Dazu gehören beispielsweise die glatten Muskelzellen. Glatte Muskulatur umgibt Organe und tritt als kontraktile Einheit in den Wänden der Blutgefäße auf. Vimentin stabilisiert zusammen mit Desmin die Fibrillen der Muskelfasern, die in erster Linie aus Aktin und Myosin bestehen – diese kommen auch in der quergestreiften Muskulatur vor.

Endothelzellen sind ein weiteres Beispiel für Vimentin-Träger. Sie umhüllen den Innenraum von Hohlorganen des Lymphsystems sowie der Blutgefäße. Beide Zelltypen entstehen aus dem Mesenchym, das heißt aus dem embryonalen Bindegewebe. Eine weitere Funktion von Vimentin besteht darin, den Zellkern, das endoplasmatische Retikulum und Mitochondrien vor mechanischer Überlastung zu schützen.




Krankheiten

Die Medizin nutzt Vimentin als Marker, um bestimmte Tumore zu erkennen, die mehr Vimentin bilden als anderes Gewebe. Erhöhte Werte können auf Neubildungen im Weichteilgewebe hindeuten, zu dem Muskel-, Binde- und Fettgewebe gehören.

In diesen Bereichen können Sarkome auftreten. Dabei handelt es sich um bösartige Neubildungen, die aus mesenchymalen Zellen wachsen und nicht nur Weichteil-Sarkome darstellen, sondern grundsätzlich auch Knochen oder Knorpel betreffen können. Sarkome lassen sich in zahlreiche Unterformen unterscheiden: Wächst es beispielsweise aus glatter Muskulatur, handelt es sich um ein Leiomyosarkom, das sich vor allem über das Blut im Körper ausbreiten kann. Im Gegensatz dazu entsteht das Fibrosarkom aus Bindegewebe und tritt selten auf, während der Ursprung des Liposarkoms im Fettgewebe liegt.

Ein Fünftel aller bösartigen Weichteil-Tumore sind Liposarkome; sie entstehen besonders häufig im Retroperitonealraum, der zwischen der hinteren Bauchwand und einem Teil des ´Bauchfells (dem Peritoneum parietale) liegt, sowie am Rücken und Oberschenkel.

Als Behandlungsoptionen kommen prinzipiell die operative Entfernung, Strahlentherapie und/oder Chemotherapie infrage, die alle die Zerstörung des Tumors zum Ziel haben. Je nach Lage, individuellen Risiken und Art der Neubildung sind jedoch nicht in jedem Fall alle Behandlungsmöglichkeiten indiziert. Auch bei erfolgreicher Behandlung empfehlen Mediziner regelmäßige Nachsorgeuntersuchungen, um erneute Ausbrüche frühzeitig erkennen zu können.

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