Rolle von Stammzellen nach Herzinfarkt im Mausmodell geklärt

Die Antwort: Es kommt darauf an! Am Beispiel von Mäuseherzen haben Forscher der Universität Bonn und der renommierten Cornell Universität in Ithaca, New York/USA, jetzt gezeigt, dass im ausgewachsenen Mausherz keine neuen Herzmuskelzellen mehr entstehen – im Gegensatz zum Herz neugeborener Mäuse, bei denen das sehr wohl funktioniert.

Ihre Studie haben die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) veröffentlicht (DOI: 10.1073/pnas.1208114109).

Dass nach einem Herzinfarkt tatsächlich ganz neue Herzmuskelzellen aus Stammzellen entstehen können, bewiesen die Forscher im Experiment an den Herzen neugeborener Mäuse, bei denen sie künstliche Herzinfarkte induzierten. Michelle Steffey, Fachärztin für Kleintiermedizin am Cornell Veterinary College, entwickelte ein Verfahren, mit dem das nur 2,5 Millimeter große Herz einer neugeborenen Maus zum Infarkt gebracht werden kann – eine technische Meisterleistung. Mit Hilfe dieser Methode gelang es den Wissenschaftlern festzustellen, dass im Herz von Jungmäusen tatsächlich nach einem Infarkt neue Herzmuskelzellen wuchsen; die Tiere erholten sich dabei sogar fast vollständig. „Ein Infarkt allein ist demnach kein Hindernis dafür, dass neue Herzmuskelzellen entstehen können“, folgert Professor Dr. Bernd Fleischmann, der Bonner Korrespondenzautor der Studie.

Erwachsene Herzen bilden keine neuen Herzmuskelzellen mehr

Dasselbe Verfahren wurde dann auch bei erwachsenen Mäusen angewandt. Hier bildeten sich jedoch keine neuen Herzmuskelzellen aus. „Offensichtlich haben ausgewachsene Tiere die für die Neubildung erforderlichen Stammzellen nicht“, sagt Professor Fleischmann. Seit langem ist bekannt, dass sich Stammzellen zu Beginn der embryonalen Entwicklung noch in fast alle beliebigen Zelltypen entwickeln können, diese Fähigkeit jedoch mit zunehmendem Alter zugunsten einer größeren Spezialisierung verlieren. Bei erwachsenen Tieren beobachteten die Wissenschaftler, dass deren Organismen den durch den Infarkt entstandenen Schaden nicht durch Neubildung von Herzmuskelzellen reparieren konnten. Stattdessen versuchten sie diesen durch die Bildung neuer Blutgefäßzellen zu begrenzen.

Um die genaue Herkunft dieser Zellen zu klären, entwickelte das deutsch-amerikanische Forscherteam ein Mausmodell mit einem speziellen Marker für c-kit+ Vorläufer-/Stammzellen. Er lässt diese Zellen grün leuchten, so dass sie leichter beobachtet werden können. Dabei fanden die Wissenschaftler heraus, dass im erwachsenen Mausherz bereits vor dem Infarktereignis Stammzellen vorhanden sind, die nach dem Infarkt neue Blutgefäße bildeten. Ein Novum, wie Dr. Martin Breitbach und Dr. Michael Hesse, zwei an der Studie beteiligte Bonner Forscher betonen: „Unsere experimentellen Ergebnisse zeigen zum ersten Mal, dass solche Gefäßstammzellen im ausgewachsenen Herz beheimatet sind und nicht, wie oft behauptet, vom Knochenmark gebildet werden.“

Schließlich klärt die Studie auch, ob die neuen Herzmuskelzellen in der neugeborenen Maus von undifferenzierten Stammzellen oder von sich teilenden Herzmuskelzellen abstammen. Zu diesem Zweck verwendeten die Forscher ein weiteres Mausmodell, in dem Herzmuskelzellen rot und undifferenzierte c-kit+ Stammzellen grün markiert sind. Diese zwei Zelltypen wurden kurz nach einem Infarkt aus den neonatalen Herzen aufgereinigt und untersucht. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die grünen Stammzellen aus dem Infarkt in Zellkultur in schlagende Herzzellen ausdifferenzierten.
Kontakt:
Professor Dr. Bernd K. Fleischmann
Institut für Physiologie 1, Life&Brain-Zentrum, Universität Bonn
Telefon: 0228/6885-200
E-Mail: bernd.fleischmann@uni-bonn.de