Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Warum Immun-Stammzellen im Alter schwinden

02.03.2012
Forscher aus Ulm und Braunschweig klären Mechanismus auf.

Im Alter wird das Immunsystem meist schwächer. Eine Ursache dafür ist das allmähliche Schwinden der Stammzellen, aus denen der Körper immer neue Immunzellen bilden kann.


Stimulation von T-Zellen (blau) durch eine dendritische Zelle. Foto: HZI/Kurt Dittmar

Forscher der Universität Ulm haben jetzt gemeinsam mit Kollegen vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig den dafür verantwortlichen Mechanismus identifiziert. DNA-Schäden, wie sie sich im Lauf des Lebens in allen Zellen ansammeln, aktivieren ein Gen, das die Stammzellen zu „fertigen“ Abwehrzellen ausreifen lässt. Dadurch büßen sie die Fähigkeit zur ständigen Selbsterneuerung ein – und gehen schließlich verloren.

Ihre Ergebnisse haben die Forscher jetzt im renommierten Fachjournal Cell veröffentlicht. Ihr Artikel ist der Titelbeitrag der aktuellen Ausgabe.

In fast allen Geweben des erwachsenen („adulten“) Körpers gibt es so genannte adulte Stammzellen. Diese nicht vollständig ausdifferenzierten Zellen tragen zeitlebens zur Erneuerung der Gewebe bei und können sich immer wieder selbst erneuern. Die adulten Stammzellen des Knochenmarks beispielsweise bilden kontinuierlich Blutzellen. Zu diesen zählen rote Blutkörperchen, aber auch Lymphozyten – die Zellen des körpereigenen, spezifischen Immunsystems. Es ist seit längerer Zeit bekannt, dass Blutstammzellen im Alter an Funktion verlieren, insbesondere diejenigen, die für die Aufrechterhaltung der Immunabwehr gegen Krankheitserreger benötigt werden.

Die Max-Planck-Forschungsgruppe an der Universität Ulm unter Leitung von Prof. Lenhard Rudolph hat jetzt einen Mechanismus identifiziert, der im Lauf des Lebens zum Verlust der Stammzellen des Immunsystems führt. Stammzellen gehören zu den langlebigsten Zellen des menschlichen Körpers. Im Verlauf des Alterns kommt es jedoch zu einer Anhäufung von Schäden im Erbgut der Stammzellen, ihrer DNA. „Unsere Arbeiten zeigen, dass DNA-Schädigung zur Differenzierung der Stammzellen führt“, erklärt Prof. Rudolph. „Hierdurch verlieren die Stammzellen ihre Fähigkeit zur kontinuierlichen Selbsterneuerung, sie gehen verloren“. Gerade der Anteil der Blutstammzellen, der das Immunsystem erneuert, ist besonders anfällig und geht in Folge von DNA-Schädigung altersabhängig besonders schnell verloren.

Nachgewiesen wurde dieser Effekt mit Hilfe einer hoch spezialisierten Form der so genannten „RNA-Interferenztechnologie“, über die das HZI in Braunschweig verfügt: Sie ermöglicht es, einzelne Gene im lebenden Organismus gezielt und sehr effektiv „stillzulegen“. Mit Hilfe von Screening-Verfahren auf der Grundlage dieser Technologie können die Forscher der HZI-Arbeitsgruppe von Prof. Lars Zender die Wirkung eines Gens direkt im Körpergewebe von Mäusen untersuchen. „Bei diesem Projekt haben wir eine ganze Reihe bestimmter Gene in den Blutstammzellen von Mäusen gezielt blockiert und untersucht, wie sich die Unterdrückung der Genfunktion auf die Zell-Alterung auswirkt“, erklärt Zender, der auch als Professor an der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) tätig ist. Die Arbeiten zeigten, dass ein Gen namens „BATF“ eine Schlüsselrolle als Regulator in der Stammzellalterung spielt. Wird seine Ablesung gehemmt, leben die Blutstammzellen länger. Das BATF-Gen wiederum wird angeschaltet, wenn in der Zelle DNA-Schäden auftreten.

Der neu identifizierte Mechanismus könnte nicht nur für die Schwächung von Immunfunktionen im Alter von Bedeutung sein. „Es ist denkbar, dass dieser Mechanismus primär dem Schutz vor Krebsentstehung dient“, mutmaßt Prof. Rudolph. Die Auslöschung von geschädigten Stammzellen könnte demnach der Krebsentstehung im jungen Erwachsenenalter vorbeugen, da mutierte Stammzellen aussortiert werden. Die zunehmende Anhäufung von DNA-Schäden führt im Alter jedoch zu Problemen, wenn nicht mehr genügend intakte Stammzellen zur Aufrechterhaltung des Immunsystems erhalten bleiben.

Jianwei Wang, der die Studie als Erstautor im Rahmen seiner Doktorarbeit ausgeführt hat, denkt bereits einen Schritt weiter: „Wenn es gelänge, die Lebensspanne der Stammzellen des Immunsystems zu verlängern – allerdings ohne die Kontrolle über die DNA-Schäden komplett zu verlieren – dann könnte man eventuell die Immunfunktion im Alter verbessern. Das würde auch einen besseren Schutz vor lebensbedrohlichen Infekten bedeuten.“

Originalpublikation:
A Differentiation Checkpoint Limits Hematopoietic Stem Cell Self-Renewal in Response to DNA Damage. Cell, Vol. 148, Issue 5, 1001–1014, March 2, 2012.

Dr. Andreas Fischer | Helmholtz-Zentrum
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-hzi.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Aufschlussreiche Partikeltrennungen
20.07.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Bildgebung von entstehendem Narbengewebe
20.07.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Im Focus: Das Proton präzise gewogen

Wie schwer ist ein Proton? Auf dem Weg zur möglichst exakten Kenntnis dieser fundamentalen Konstanten ist jetzt Wissenschaftlern aus Deutschland und Japan ein wichtiger Schritt gelungen. Mit Präzisionsmessungen an einem einzelnen Proton konnten sie nicht nur die Genauigkeit um einen Faktor drei verbessern, sondern auch den bisherigen Wert korrigieren.

Die Masse eines einzelnen Protons noch genauer zu bestimmen – das machen die Physiker um Klaus Blaum und Sven Sturm vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

Technologietag der Fraunhofer-Allianz Big Data: Know-how für die Industrie 4.0

18.07.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - September 2017

17.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

1,4 Millionen Euro für Forschungsprojekte im Industrie 4.0-Kontext

20.07.2017 | Förderungen Preise

Von photonischen Nanoantennen zu besseren Spielekonsolen

20.07.2017 | Physik Astronomie

Bildgebung von entstehendem Narbengewebe

20.07.2017 | Biowissenschaften Chemie