Skip to main content
English

2023 Juni - Martin Schepelmann

  1. Home
  2. Forschung
  3. Researcher of the Month
  4. Archiv
  5. 2023 Juni - Martin Schepelmann
Oops, an error occurred! Code: 202412201329528f6c1d20

Mag. pharm. Dr. Martin Schepelmann

MedUni Wien RESEARCHER OF THE MONTH, Juni 2023

Die Jury „Researcher of the Month” verleiht die Auszeichnung für diesen Monat Herrn Mag. pharm. Dr. Martin Schepelmann aus Anlass der im Top-Journal „Journal of the American Society of Nephrology“ (IF 14.978) erschienenen Arbeit „Impaired Mineral Ion Metabolism in a Mouse Model of Targeted Calcium-Sensing Receptor (CaSR) Deletion from Vascular Smooth Muscle Cells“. (1)

Diese grundlegende Studie entstand im Rahmen der Forschung von Dr. Schepelmann am Institut für Pathophysiologie und Allergieforschung (Leitung: Univ.-Prof.in Dr.in Barbara Bohle), Abteilung für Komparative Immunologie und Onkologie (Leitung: Univ.-Prof.in Dr.in Erika Jensen-Jarolim), Zentrum für Pathophysiologie, Infektiologie und Immunologie, (Leitung: Univ.-Prof.in Dr.in Ursula Wiedermann-Schmidt) in der Arbeitsgruppe von Assoc. Prof.in Dr.in Enikö Kallay und an der School of Biosciences (Cardiff University, UK) in der Arbeitsgruppe von Prof.in Dr.in Daniela Riccardi.

Internationale Kollaborationspartner waren Dr.in M. Ranieri (Arbeitsgruppe Prof. G. Valenti, Universität Bari, IT), Dr.in S. Brennan (Universität Sydney, AUS), Dr.in P. Yarova (Newcastle University Medical School, UK), Dr.in S. Price und Dr. J. Graca (AstraZeneca, UK), Dr. D. Ward (University of Manchester, UK), Dr. T. Gilbert (University Paul Sabatier, FR), Dr. V. Matchkov und Prof. R. Fenton (Universität Aarhus, DK), und die Arbeitsgruppe von Prof. W. Chang (University of California San Francisco, CA, USA).

Blutgefäße regulieren den Mineralstoffwechsel über der Kalziumsensitiven-Rezeptor (CaSR)

Das Protein „Kalziumsensitiver-Rezeptor“ (Calcium-Sensing Receptor, CaSR), fungiert als biologischer „Messfühler“ für Kalzium im Blut (2). Viele Funktionen dieses Proteins sind jedoch noch unklar (3). Eines der Gewebe, in denen seine Funktion unbekannt war, ist die „glatte“ Muskulatur. Diese Muskeln verengen und erweitern u.a. die Blutgefäße und sind wichtig für die Blutdruckregulation. Bei Erkrankungen wie z.B. chronischer Nierenerkrankung verhärtet die glatte Muskulatur und lagert Kalzium ein – dies kann im schlimmsten Fall zu einem Bruch der Blutgefäße führen, oder auch zu einem Herzinfarkt oder Schlaganfall.

Anhand von Mäusen, welche durch eine gentechnische Modifikation keinen CaSR in der glatten Muskulatur mehr besitzen – sogenannte „knock-out“ (KO) Mäuse (Sm22α-Cre x LoxP-CaSR) – konnte nun in dieser Studie gezeigt werden, dass die glatten Muskulaturzellen ohne CaSR eine viel stärkere Neigung hatten Kalzium einzulagern. Der CaSR in der glatten Muskulatur scheint daher direkt gegen die Entwicklung von Arterienverkalkung wirksam zu sein.

Gleichzeitig hatten die KO-Mäuse zu viel Kalzium im Blut und zu viel Kalzium und Phosphat im Urin. Ebenfalls waren die Spiegel der Hormone FGF23 und Calcitriol erhöht. FGF23 erhöht die Phosphatausscheidung über die Niere, und Calcitriol erhöht die Kalzium- und Phosphataufnahme aus der Nahrung. Es kam auch zu leicht erhöhtem Parathormon, allerdings war dies wesentlich geringer erhöht als dass es für die stark erhöhte Kalzium-Konzentration im Blut ursächlich verantwortlich sein könnte. Weitere detaillierte Untersuchungen konnten andere Organe wie die Nebenschilddrüse als Ursache für den veränderten Mineralhaushalt der Mäuse ausschließen. Der Grund musste also tatsächlich in der glatten Muskulatur bzw. den Blutgefäßen liegen.

Die glatte Muskulatur erhält durch die Erkenntnisse aus dieser Studie eine völlig neue Rolle in der Regulation des Mineralstoffwechsels, wo sie über den CaSR die Sekretion verschiedener Hormone (mit-)beeinflusst. Dies stellt einen Paradigmenwechsel in unserem Verständnis des Mineralstoffwechsels dar und kann neue Impulse in Bezug auf die Behandlung und Ätiologie der mit chronischen Nierenerkrankungen einhergehenden Arterienverkalkung geben.

Wissenschaftliches Umfeld

Dr. Schepelmann begann seine wissenschaftliche Tätigkeit in der Arbeitsgruppe von Ao. Univ-Prof.in Dr.in Isabella Ellinger am Institut für Pathophysiologie und Allergieforschung (IPA) des Zentrums für Pathophysiologie, Infektiologie und Immunologie, wo er die Verteilung von Melatonin-Rezeptoren in Blutgefäßen untersuchte (4). Im Rahmen seines PhD-Studiums als Marie Skłodowska-Curie Early Stage Reserach Fellow und anschließendem Postdoc an der Cardiff University (UK) in den Arbeitsgruppen von Prof.in Dr.in Daniela Riccardi und Prof. A. Brancale beschäftigte sich Dr. Schepelmann dann mit der Erforschung der Rolle des CaSR in Blutgefäßen, wo eine Rolle des CaSR bei der Blutdruckregulation nachgewiesen werden konnte (5), und in der Lunge, wo eine Rolle des CaSR bei Asthma gefunden wurde (6, 7). Dr. Schepelmann kehrte dann an die MedUni Wien zurück und beschäftigte sich in der Arbeitsgruppe von Assoc. Prof.in Dr.in E. Kallay (IPA) mit der Rolle des CaSR in Dickdarmentzündung, wo der CaSR als entzündungs-verursachend und möglicher neuer Angriffspunkt für Darmentzündungen nachgewiesen werden konnte (8-11). Seit 2020 erforscht Dr. Schepelmann als eigenverantwortlicher Leiter eines FWF-Projektes den Einfluss des Alters auf Dickdarmkrebsmodelle (12).

Die Arbeit von Dr. Schepelmann wurde mehrfach national und international ausgezeichnet, unter anderem mit mehreren Travel-Grants, dem Young Investigator Award der American Society for Bone and Mineral Research, und zweimal in Folge mit dem Wissenschaftspreis der Österreichischen Gesellschaft für Endokrinologie und Stoffwechsel. Seine Forschung präsentierte Dr. Schepelmann im Rahmen von eingeladenen Fachvorträgen auf nationalen und internationalen Konferenzen, z.B. am Internationalen Kongress der deutschen Gesellschaft für Rheumatologie in Frankfurt a. M. (2016), als Eröffnungsvortrag des 1st Junior European Calcium Society Meetings (2020) und am 4th International Symposium on the Calcium-Sensing Receptor in Chicago (2023).

Zur Person

Dr. Schepelmann wurde am 10.11.1983 in Wien geboren. Er studierte von 2004 bis 2010 Pharmazie an der Universität Wien, wo er auch ein Leistungsstipendium der Universität Wien erhielt. Seine Diplomarbeit verfasste Dr. Schepelmann an der MedUni Wien am Institut für Pathophysiologie und Allergieforschung in der Arbeitsgruppe von Ao. Univ.-Prof.in Dr.in I. Ellinger. Im Jahr 2011 ging er für ein PhD-Studium als Marie Skłodowska-Curie Early Stage Research-Fellow (EU FP7 ITN „Multifaceted-CaSR“) ins Ausland an die Cardiff University (Wales, UK), welches er 2014 erfolgreich abschloss. Nach weiteren 3 Jahren als Postdoc in UK kehrte er im Jahr 2017 an die MedUni Wien an das Institut für Pathophysiolgie und Allergieforschung zurück (Arbeitsgruppe Assoc. Prof.in Dr.in Enikö Kallay). Seit 2020 ist Dr. Schepelmann als Senior-Postdoc selbstständiger Leiter seines eigenen FWF-geförderten Forschungsprojektes. Neben seiner Forschungstätigkeit beteiligt sich Dr. Schepelmann auch intensiv an der Lehre im Rahmen des Medizin- und Doktoratsstudiums, und betreut Bachelor-, Diplom-, und PhD-Arbeiten.

Ausgewählte Literatur

  1. Schepelmann M, Ranieri M, Lopez-Fernandez I, Webberley TS, Brennan SC, Yarova PL, Graca J, Hanif UK, Muller C, Manhardt T, Salzmann M, Quasnichka H, Price SA, Ward DT, Gilbert T, Matchkov VV, Fenton RA, Herberger A, Hwong J, Santa Maria C, Tu CL, Kallay E, Valenti G, Chang W, Riccardi D. Impaired Mineral Ion Metabolism in a Mouse Model of Targeted Calcium-Sensing Receptor (CaSR) Deletion from Vascular Smooth Muscle Cells. J Am Soc Nephrol. 2022. https://doi.org/10.1681/ASN.2021040585

  2. Brown EM. Role of the calcium-sensing receptor in extracellular calcium homeostasis. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2013;27(3):333-43. https://doi.org/10.1016/j.beem.2013.02.006

  3. Hannan FM, Kallay E, Chang W, Brandi ML, Thakker RV. The calcium-sensing receptor in physiology and in calcitropic and noncalcitropic diseases. Nat Rev Endocrinol. 2018;15(1):33-51. https://doi.org/10.1038/s41574-018-0115-0

  4. Schepelmann M, Molcan L, Uhrova H, Zeman M, Ellinger I. The presence and localization of melatonin receptors in the rat aorta. Cell Mol Neurobiol. 2011;31(8):1257-65. https://doi.org/10.1007/s10571-011-9727-9

  5. Schepelmann M, Yarova PL, Lopez-Fernandez I, Davies TS, Brennan SC, Edwards PJ, Aggarwal A, Graca J, Rietdorf K, Matchkov V, Fenton RA, Chang W, Krssak M, Stewart A, Broadley KJ, Ward DT, Price SA, Edwards DH, Kemp PJ, Riccardi D. The vascular Ca2+-sensing receptor regulates blood vessel tone and blood pressure. Am J Physiol Cell Physiol. 2016;310(3):C193-204. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00248.2015

  6. Yarova PL, Huang P, Schepelmann MW, Bruce R, Ecker R, Nica R, Telezhkin V, Traini D, Gomes Dos Reis L, Kidd EJ, Ford WR, Broadley KJ, Kariuki BM, Corrigan CJ, Ward JPT, Kemp PJ, Riccardi D. Characterization of Negative Allosteric Modulators of the Calcium-Sensing Receptor for Repurposing as a Treatment of Asthma. J Pharmacol Exp Ther. 2021;376(1):51-63. https://doi.org/10.1124/jpet.120.000281

  7. Yarova PL, Stewart AL, Sathish V, Britt RD, Jr., Thompson MA, AP PL, Freeman M, Aravamudan B, Kita H, Brennan SC, Schepelmann M, Davies T, Yung S, Cholisoh Z, Kidd EJ, Ford WR, Broadley KJ, Rietdorf K, Chang W, Bin Khayat ME, Ward DT, Corrigan CJ, JP TW, Kemp PJ, Pabelick CM, Prakash YS, Riccardi D. Calcium-sensing receptor antagonists abrogate airway hyperresponsiveness and inflammation in allergic asthma. Sci Transl Med. 2015;7(284):284ra60. https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aaa0282

  8. Schepelmann M, Kupper N, Sladczyk M, Mansfield B, Manhardt T, Piatek K, Iamartino L, Riccardi D, Kariuki BM, Bassetto M, Kallay E. Stereo-Specific Modulation of the Extracellular Calcium-Sensing Receptor in Colon Cancer Cells. Int J Mol Sci. 2021;22(18). https://doi.org/10.3390/ijms221810124

  9. Iamartino L, Elajnaf T, Gall K, David J, Manhardt T, Heffeter P, Grusch M, Derdak S, Baumgartner-Parzer S, Schepelmann M, Kallay E. Effects of pharmacological calcimimetics on colorectal cancer cells over-expressing the human calcium-sensing receptor. Biochim Biophys Acta Mol Cell Res. 2020;1867(12):118836. https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2020.118836

  10.  Elajnaf T, Iamartino L, Mesteri I, Muller C, Bassetto M, Manhardt T, Baumgartner-Parzer S, Kallay E, Schepelmann M. Nutritional and Pharmacological Targeting of the Calcium-Sensing Receptor Influences Chemically Induced Colitis in Mice. Nutrients. 2019;11(12). https://doi.org/10.3390/nu11123072

  11.  Iamartino L, Elajnaf T, Kallay E, Schepelmann M. Calcium-sensing receptor in colorectal inflammation and cancer: Current insights and future perspectives. World J Gastroenterol. 2018;24(36):4119-31. https://doi.org/10.3748/wjg.v24.i36.4119

  12.  Schepelmann M, Kupper N, Gushchina V, Mesteri I, Manhardt T, Moritsch S, Muller C, Piatek K, Salzmann M, Vlasaty A, Eferl R, Kallay E. AOM/DSS Induced Colitis-Associated Colorectal Cancer in 14-Month-Old Female Balb/C and C57/Bl6 Mice-A Pilot Study. Int J Mol Sci. 2022;23(9). https://doi.org/10.3390/ijms23095278

Mag.pharm. Dr. Martin Schepelmann

Medizinische Universität Wien
Zentrum für Pathophysiologie, Infektiologie und Immunologie
Institut für Pathophysiologie und Allergieforschung
Währinger Gürtel 18-20, Leitstelle 3Q
1090 Wien

T: +43 (0)1 40400-51230
martin.schepelmann@meduniwien.ac.at