Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Herzeigene Stammzellen tragen zur Regeneration bei

28.11.2013
Sca1-Stammzellen ersetzen kontinuierlich alternde Herzmuskelzellen

Bis vor wenigen Jahren war gängige Lehrbuchmeinung, dass das Säugerherz keine nennenswerte Regenerationsfähigkeit besitzt. Mittlerweile ist aber bekannt, dass doch eine kontinuierliche Erneuerung der Herzmuskelzellen stattfindet, allerdings auf sehr niedrigem Niveau.


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

Forscher vom Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung in Bad Nauheim haben nun eine dafür verantwortliche Stammzellpopulation identifiziert. Dadurch wächst die Hoffnung, zukünftig bei Patienten mit Erkrankungen des Herzmuskels die Selbstheilungskräfte zu stimulieren und so neue Therapiemöglichkeiten zu entwickeln.

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, so dass deutlich mehr neue Herzmuskelzellen gebildet werden.

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.

„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.

„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.

Ansprechpartner

Prof. Dr. Dr. habil. Thomas Braun
Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung, Bad Nauheim
Telefon: +49 6032 705-1102
Fax: +49 6032 705-1104
E-Mail:thomas.braun@mpi-bn.mpg.de
Dr. Matthias Heil
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung, Bad Nauheim
Telefon: +49 6032 705-1705
Fax: +49 6032 705-1704
E-Mail:matthias.heil@mpi-bn.mpg.de
Originalpublikation
Shizuka Uchida,Piera De Gaspari, Sawa Kostin, Katharina Jenniches, Ayse Kilic,Yasuhiro Izumiya, Ichiro Shiojima, Karsten grosse Kreymborg, Harald Renz, Kenneth Walsh, and Thomas Braun
Sca1-derived cells are a source of myocardial renewal in the murine adult heart.

Stem Cell Reports, Volume 1, Issue 5, 19 November 2013, Pages 397–410

Prof. Dr. Dr. habil. Thomas Braun | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/7633907/herz_stammzellen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten
08.12.2016 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Herz-Bindegewebe unter Strom
08.12.2016 | Universitäts-Herzzentrum Freiburg - Bad Krozingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen

08.12.2016 | Messenachrichten

Seminar: Ströme und Spannungen bedarfsgerecht schalten!

08.12.2016 | Seminare Workshops