Zur richtigen Zeit am richtigen Ort – Neue Erkenntnisse über Museklstammzellen

In gesunden Mäusen nistet eine Stammzelle (rot) zwischen der Muskelzelle und der sie umgebenden Hülle (grün) (links). Fehlen bestimmte Komponenten eines Signalwegs (Notch-Signalweg), siedelt sich die Stammzelle im Gewebe stattdessen zwischen den Muskelfasern an (rechts) und trägt dort kaum zum Muskelwachstum bei.<br><br>(Photo: Dominique Bröhl/ Copyright: MDC)<br>

Das können sie jedoch nur, wenn die Stammzellen in speziellen Nischen der Muskelzellen nisten. Wie sie dorthin gelangen, haben jetzt die Entwicklungsbiologen Dr. Dominique Bröhl und Prof. Carmen Birchmeier vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch in über dreijähriger Forschungsarbeit nachgewiesen.

Zugleich zeigen sie, dass die Stammzellen schwächeln, wenn sie aufgrund einer genetischen Veränderung außerhalb der Muskelfasern siedeln, statt in ihren Stammzellnischen (http://dx.doi.org/10.1016/j.devcel.2012.07.014, Developmental Cell)*.

Muskelstammzellen, auch Satellitenzellen genannt, nisten in Nischen, die zwischen der Hülle (Membran) der Muskelzelle und der sie umgebenden Schicht, der Basalmembran liegen. In diesen Vorratskammern befinden sich schon im Neugeborenen Satellitenzellen, aus denen sowohl Muskeln als auch neue Stammzellen gebildet werden können.

Schwächelnde Stammzellen

Jetzt konnten Dr. Bröhl und Prof. Birchmeier zeigen, dass Muskelvorläuferzellen von Mäusen, denen Komponenten eines bestimmten Signalwegs, des Notch-Signalwegs, fehlen, diese Nische nicht besiedeln können. Stattdessen nisten sich die Muskelvorläuferzellen im Gewebe zwischen den Muskelfasern ein. Die Entwicklungsbiologen sehen darin den Grund für die Schwächung der Muskulatur. Diese am falschen Ort angesiedelten Stammzellen sind nicht mehr so potent wie ursprünglich und tragen kaum zum Muskelwachstum bei.

Darüber hinaus übernimmt der Notch-Signalweg eine zweite Funktion in der Muskelentwicklung. Er verhindert die Ausbildung der Stammzellen zu Muskelzellen, indem er den Muskel-Entwicklungsfaktor MyoD unterdrückt. So sorgt er dafür, dass immer ein Vorrat an Stammzellen vorhanden ist, auf die der Muskel zurückgreifen kann. Diese Arbeiten könnten in Zukunft für die Erforschung von Muskelregeneration und Muskelschwäche eine besondere Bedeutung gewinnen.

* Colonization of the Satellite Cell Niche by Skeletal Muscle Progenitor Cells Depends on Notch Signals
Dominique Bröhl1, Elena Vasyutina1,#, Maciej T. Czajkowski1, Joscha Griger1, Claudia Rassek1, Hans-Peter Rahn2, Bettina Purfürst3, Hagen Wende1 and Carmen Birchmeier1*
1Developmental Biology/Signal Transduction Group, 2Preparative Flow Cytometry and 3Electron Microscopy Core Facility
Max-Delbrück-Center for Molecular Medicine, Robert-Rössle-Str. 10, 13125 Berlin, Germany
#Present address: Department of Medicine 1, University of Cologne, Kerpener Str. 62, 50924 Cologne, Germany

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