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18. Juli 2022

Stammzellen auf dem Förderband

Forscher haben einen neuen biophysikalischen Mechanismus entdeckt, der Stammzellen reguliert.

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Über das Darmepithel, eine Zellschicht, die das Innere von Dünndarm und Dickdarm auskleidet, werden Nährstoffe und Wasser aufgenommen und Schadstoffe abgehalten. Mit Hilfe von Stammzellen erneuert sich das sogenannte Darmepithel alle 4 bis 7 Tage komplett. Stammzellen erneuern sich durch Teilung. und können sich zudem differenzieren, andere Zelltypen bilden und so auch Organe erneuern. Doch wie entscheiden Zellen, was sie tun sollen? Eine Gruppe internationaler experimenteller Forscher unter der Leitung von Jacco Van Rheenen in Amsterdam hat Stammzellen im Darmepithel von Mäusen untersucht und einen neuen biophysikalischen Mechanismus entdeckt, der Stammzellen reguliert. Dabei spielen nicht nur intrinsische molekulare Marker eine Rolle, sondern auch Standort und die Bewegungen der Umgebung.

Das nur eine Zelle starke, sich ständig erneuernde Darmepithel überzieht die Darmzotten im Dünndarm sowie das Innere des Dickdarms. Zwischen den Zotten befinden sich kleine Einbuchtungen, die Lieberkühn-Krypten. „Am Boden der Krypten teilen sich die Stammzellen des Darmepithels ständig. Ein Teil der dabei entstehenden Zellen verbleibt als Stammzellen in der Krypta, die anderen werden nach außen an die Spitze der umgebenden Zotten geschoben“, erklärt Bernat Corominas-Murtra, Assistenzprofessor an der Universität Graz. „Dort differenzieren sie sich schließlich zu funktionellen Zelltypen, die den Darm erst funktionieren lassen und nach einigen Tagen wieder abgestoßen werden. Normalerweise denken wir, dass Stammzellen durch intrinsische biochemische Eigenschaften einer Zelle bestimmt werden – so etwas wie ein biochemischer Marker, den wir identifizieren können. Wir fanden heraus, dass unter den Zellen, die diesen traditionellen Stammzellmarker hatten, viele von ihnen nie wirklich als Stammzellen funktionierten.“

Stattdessen werden sie aus den Krypten verdrängt und entsorgt, ohne überhaupt zur langfristigen Erneuerung des Darms beizutragen.“ Die Forscher erkannten, dass die klassischen Marker gleich viele Stammzellen in Dünn- und Dickdarm voraussagten, es im Dünndarm jedoch doppelt so viele gab, die tatsächlich als Stammzellen arbeiteten. Sie wollten herausfinden, was dahintersteckt und entdeckten einen neuen Mechanismus, der die Stammzellen der Krypten reguliert. „Wir haben herausgefunden, dass es auf den Standort ankommt, ob eine Zelle als Stammzelle funktioniert oder nicht! Die Zellen im Darmepithel werden nicht nur von den Zellteilungen aus der Krypta herausgeschoben – wie auf einem Fließband –, sondern es ist noch eine andere Art von Bewegung im Spiel“, erläutert Corominas-Murtra.

Zellen im Darmepithel können sich auch aktiv in zufällige Richtungen bewegen und so auf dem „Förderband“ vor und zurück. Das bedeutet, dass einige Zellen auf diese Weise zur Basis der Krypta zurückkehren, wo sie erneut als Stammzellen fungieren können, sich teilen und das Darmepithel erneuern. „Im Dünndarm ist das molekulare Signal, das diese Bewegungen steuert, stärker als im Dickdarm, sodass die Zellen häufiger in die Krypta zurückwandern können,“ so Corominas-Murtra. Daher gibt es im Dünndarm mehr tatsächlich funktionierende Stammzellen als im Dickdarm. Ein spannender Ansatz für weitere Überlegungen, was eine Stammzelle eigentlich ist und wie sie in der Medizin eingesetzt werden kann.

Quelle: ÄrzteZeitung