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Hämatopoetische Stammzellen: Erneuerung der Zellumgebung schickt Stammzellen in die Jungbrunnen-Kur

Stammzellen gelten unter Experten als Wunderzellen, denn sie sind die Grundbausteine des Lebens. Doch auch die Stammzellen altern mit dem Organismus. Und das hat Folgen: So verringert sich im Laufe des Lebens ihre Fähigkeit zur Teilung. Damit können sie nicht mehr alle Regenerations- und Reparaturaufgaben übernehmen. Ihre Leistungsfähigkeit nimmt ab. Wissenschaftler suchen daher weltweit nach Wegen, wie sich dieser Alterungsprozess aufhalten lässt.

Nun vermelden Forscher aus Ulm einen wichtigen Durchbruch. Ihr Forschungsschwerpunkt liegt auf den hämatopoetischen Stammzellen. Die sogenannten Blutstammzellen sorgen für den Nachschub an frischen Blutzellen – also Erythrozyten (rote Blutkörperchen), Leukozyten (weiße Blutkörperchen) sowie Thrombozyten (Blutplättchen). Die blutbildenden Stammzellen finden sich vor allem im Knochenmark. Das Knochenmark ist eine sogenannte Stammzellnische. Diese Nischen dienen Stammzellen als „Einhausung“. Sie sind damit nicht nur schützender Rückzugsort, sondern auch an Regulationsprozessen beteiligt. Die Ulmer Wissenschaftler konnten gemeinsam mit Kollegen des Cincinnati Children´s Hospital Medical Center (USA) nachweisen, dass die Stammzellen und die Zellen der Nischen miteinander interagieren. Da auch die Nischenzellen im Laufe des Lebens altern, können sich Prozesse und Signalwege verändern. Die Untersuchungen zeigen, dass sich der Alterungsprozess in den Nischenzellen negativ auf die Regenerationsfähigkeit der blutbildenden Stammzellen auswirkt. Die gealterten Nischenzellen lassen demnach auch die Stammzellen altern. Nachdem dieser Prozess verstanden war, gelang es den Wissenschaftlern sogar, den Effekt umzukehren. Bildlich gesprochen steckten sie die Hausbewohner in den Jungbrunnen, indem sie einfach das Haus renovierten.

 

Sind Alterungsprozesse bei Stammzellen für eine Reihe von Krankheiten verantwortlich?

Experten vermuten seit langem, dass der Alterungsprozess bei hämatopoetischen Stammzellen mit einer verschlechterten Immunantwort sowie einem erhöhten Blutkrebsrisiko einhergeht. Die Ulmer Forscher untersuchten nun die Effekte, wenn sie die Stammzellnische einer Verjüngungskur unterziehen. Die beobachteten Ergebnisse lassen hoffen, denn die „Renovierung der Zellumgebung“ schickt auch die Stammzellen in einen zweiten Frühling. Damit jedoch beginnt eine alte These zu wackeln. Bislang dachte die Wissenschaft, dass Stammzellen von sich aus altern. Was jedoch wäre, wenn die Alterungsprozesse in den Nischenzellen sich auf die Funktionsfähigkeit der blutbildenden Stammzellen auswirken und diese alt aussehen lassen? Welche Auswirkungen hätte dies auf bislang bestehende Therapieansätze? Diesen Fragen müssen nun weitere Studien auf den Grund gehen.

 

Stammzellen reagieren auf Osteopontin-Mangel mit typischen Alterserscheinungen

Als ein wichtiger Akteur bei den Prozessen in der Stammzellnische Knochenmark konnten die sogenannten Osteoblasten ausgemacht werden. Dieser Zelltyp verantwortet die Bildung von Knochengewebe und produziert nebenbei Botenstoffe. Einer dieser Botenstoffe ist Osteopontin. Dieses Eiweiß spielt eine Schlüsselrolle bei der Erhaltung der Knochensubstanz, ist aber gleichzeitig an einer Reihe von Immunprozessen beteiligt. Allerdings produzieren alternde Osteoblasten immer weniger Osteopontin. Mangelt es in der Stammzellnische an Osteopontin, so reagieren die Stammzellen darauf. Sie reduzieren ihre Stammzellenfunktion, indem sie ihre Teilungs- und Regenerationsfähigkeit herunterfahren.

Osteopontin ist ein extrazelluläres Struktureiweiß, das zur Familie der Glykoproteine gehört. Es besteht aus etwa 300 Aminosäuren und vermag Hydroxylapatit zu binden. Damit stellt es die Grundstruktur der Knochen bereit. Das Protein ist allerdings auch an der Entstehung von Nierensteinen nicht unbeteiligt.

Dieser Prozess ist jedoch keine Einbahnstraße, denn er lässt sich umkehren. Durch die zusätzliche Gabe von Osteopontin können gealterte Stammzellen wieder verjüngt werden. Die Wissenschaftler vermuten, dass Osteopontin die Aktivität eines bestimmten Schalters reguliert. Dieser Schalter steuert Signalübertragungsketten, die enorm wichtig für den Ablauf von Alterungsprozessen aber auch Regenerationsprozessen sind.

Therapie mit verjüngten Stammzellen

Die Wissenschaftler hoffen, dass die Verjüngung der Stammzellnische dazu führt, dass gealterte Stammzellen am Ende wieder gesunde, frische Blutzellen produzieren. Dies hätte einerseits positive Auswirkungen auf das Immunsystem, denn die „Körperpolizei“ könnte Krankheitserreger besser abwehren bzw. kaputte Zellen schneller eliminieren. Anderseits ließe sich dieser Ansatz präventiv nutzen, um das Blutkrebsrisiko im Alter zu senken.

Die Entdeckungen der Ulmer Forscher basieren auf Tiermodellen. Eine direkte Übertragung der Erkenntnisse auf den Menschen ist nicht ohne weiteres möglich. Jedoch liefert die Studie wichtige und interessante Ansatzpunkte für weitere Forschungsarbeiten.

 

Vita 34 lagert die jüngsten, verfügbaren Stammzellen ein

Vita 34 beobachtet die Forschung an Alterungsprozessen und ihre Auswirkungen auf Stammzellen mit großer Aufmerksamkeit. Diese Grundlagenforschung wird viele interessante Ansatzpunkte für zukünftige Stammzellentherapien liefern. Bis es soweit ist, kümmert sich Vita 34 als größte und erfahrenste Stammzellbank im deutschsprachigen Raum um die Sicherung eines besonders wertvollen Gutes: die jungen und unbelasteten Stammzellen aus der Nabelschnur von Neugeborenen. Während das Nabelschnurblut eine große Anzahl an hämatopoetischen – also blutbildenden – Stammzellen enthält, kommen im Nabelschnurgewebe viele mesenchymale Stammzellen vor. Diese sind für die Bildung von Bindegewebe aber auch Knochen, Knorpel und Sehnen zuständig.

Die Nabelschnur-Stammzellen können lediglich in einem kurzen Zeitfenster unmittelbar nach der Geburt gesichert, hochwertig aufbereitet und per Kryokonservierung eingelagert werden. Verpassen Eltern diese einmalige Gelegenheit, so ist diese Stammzellenquelle für immer verloren.

Für den medizinischen Einsatz sind die Nabelschnur-Stammzellen bestens geeignet, denn sie haben ganz besondere Eigenschaften. Sie sind jung und weisen damit kaum Schäden auf. Im Kälteschlaf kommen sämtliche Prozesse in den Zellen zum Erliegen. Während das Kind erwachsen wird, altern die Stammzellen im Kryotank nicht. Durch ihre Jugendlichkeit haben die neonatalen Stammzellen ein hohes Proliferationspotential und sind außerdem sehr anpassungsfähig. Sie können sich beispielsweise zu einer Vielzahl unterschiedlicher Zelltypen entwickeln.

 

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