Herzmuskelzellregeneration: Faktor identifiziert

29. November 2013
Teilen

Lange war die Lehrmeinung, dass das Säugerherz keine große Regenerationsfähigkeit hat. Derweil ist bekannt, dass auf niedrigem Niveau eine kontinuierliche Erneuerung der Herzmuskelzellen erfolgt. Forscher identifizierten nun eine dafür verantwortliche Stammzellpopulation.

Den Jungbrunnen, die Quelle der ewigen Jugend, scheinen einige Wirbeltiere zumindest in Bezug auf das Herz gefunden zu haben. So besitzt dieses wichtige Organ beispielsweise bei vielen Amphibien und Fischen eine ausgeprägte Fähigkeit zur Regeneration und Selbstheilung. Einige Arten aus den beiden Tiergruppen haben dies gar perfektioniert und können Schädigungen des Herzgewebes vollständig reparieren und so die Funktionsfähigkeit des Organs komplett erhalten.
Anders ist dies hingegen bei Säugetieren, deren Herz lediglich eine sehr geringe Regenerationsfähigkeit besitzt. Lange glaubte man, dass die Herzmuskelzellen bei Säugern kurz nach der Geburt ihre Zellteilungsaktivität einstellen. Zudem ging man davon aus, dass im Säugerherz keine Stammzellen vorhanden sind, aus denen sich neue Herzmuskelzellen bilden können. Allerdings weisen neue Studien darauf hin, dass auch im Säugerherz ein Austausch gealterter Muskelzellen stattfindet. Experten schätzen aber, dass lediglich zwischen einem und vier Prozent der Herzmuskelzellen pro Jahr erneuert werden.

Wissenschaftlern aus der Arbeitsgruppe von Thomas Braun vom Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung ist es nun gelungen, bei Mäusen eine Stammzellpopulation zu identifizieren, die maßgeblich zu dieser Erneuerung von Herzmuskelzellen beiträgt. In Experimenten mit genetisch veränderten Mäusen konnten die Bad Nauheimer Forscher zeigen, dass die als Sca1-Stammzellen bezeichneten Zellen im gesunden Herz an einem kontinuierlichen Austausch von Herzmuskelzellen beteiligt sind. Zudem nimmt die Aktivität der Sca-1-Zellen im Falle einer Schädigung des Herzens zu, sodass deutlich mehr neue Herzmuskelzellen gebildet werden.

Nadel im Heuhaufen

Da im Vergleich zur Masse der Herzmuskelzellen nur eine verschwindend kleine Zahl der Zellen im Herz Sca-1 Stammzellen sind, glich die Suche nach ihnen der nach der Nadel im Heuhaufen. „Zusätzlich standen wir vor dem Problem, dass Sca-1 als Markerprotein für Stammzellen nach deren Umwandlung in Herzmuskelzellen nicht mehr in den Zellen vorhanden ist. Für den Nachweis mussten wir uns deshalb eines Kunstgriffs bedienen“, so Projektleiter Shizuka Uchida.  Dazu veränderten die Max-Planck-Forscher die Stammzellen durch einen genetischen Eingriff derart, dass sie zusätzlich zum Sca-1 noch einen sichtbaren Marker herstellten. Selbst wenn Sca-1 später nicht mehr sichtbar war, blieb der Marker dauerhaft nachweisbar.

1348_Herzmuskelzelle_block

Stammzellen helfen bei der Herzregeneration. Die Aufnahme im Fluoreszenzmikroskop zeigt einen Schnitt durch das Herzmuskelgewebe einer Maus. Die grüne Färbung der Zelle in der Mitte beweist, dass diese aus einer sogenannten Sca1-Stammzelle hervorgegangen ist. © MPI f. Herz- und Lungenforschung

„Wir konnten auf diese Weise feststellen, dass der Anteil an Herzmuskelzellen, die auf Sca-1-Stammzellen zurückgingen, bei gesunden Mäusen kontinuierlich zunahm. Innerhalb von 18 Monaten haben sich rund fünf Prozent der Herzmuskelzellen erneuert“, so Uchida. Darüber hinaus besaßen Mäuse, die an einer experimentell ausgelösten Herzerkrankung litten, bis zu dreimal mehr dieser neu gebildeten Herzmuskelzellen.

Selbstheilungskräfte des Herzens stärken

„Die Daten zeigen, dass das Säugerherz prinzipiell dazu in der Lage ist, Regenerations- und Erneuerungsprozesse anzustoßen. Unter normalen Umständen sind diese aber nur unzureichend und können eine Schädigung des Herzens letztendlich nicht heilen“, sagte Braun. Ziel sei es nun, Wege zu finden, über welche die Bildung neuer Herzmuskelzellen aus den Herzstammzellen verbessert werden können und auf diese Weise die Selbstheilungskräfte des Herzens zu stärken.

Originalpublikation:

Sca1-derived cells are a source of myocardial renewal in the murine adult heart
Shizuka Uchida et al.; Stem Cell Reports, doi: 10.1016/j.stemcr.2013.09.004; 2013

27 Wertungen (4.89 ø)

Die Kommentarfunktion ist nicht mehr aktiv.

Copyright © 2017 DocCheck Medical Services GmbH
Sprache:
DocCheck folgen: