Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stammzellen verlassen Blutgefäße in strömungsarmen Zonen des Knochenmarks

17.02.2017

Hämatopoetische Stammzellen können sich in einem netzartigen Blutgefäß anheften und auswandern

Bei der Behandlung von Leukämie und Krebserkrankungen werden zunächst Blutstammzellen des erkrankten Knochenmarks abgetötet, bevor diese durch die Transplantation gesunder Stammzellen ersetzt werden. Die neuen Stammzellen werden über einen Venenkatheter in den Blutkreislauf des Empfängers übertragen und finden über die Blutbahn selbst den Weg ins Knochenmark. Es ist jedoch nicht genau bekannt, wo und wie diese hämatopoetischen Stammzellen geeignete Stellen in den Knochenmarksgefäßen finden, um aus der Blutbahn auszuwandern. Forscher vom Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster haben nun mit einem hochmodernen Lasermikroskop erstmals live die Dynamik des Blutflusses in intakten Knochenmarksgefäßen beobachtet und vermessen. Damit lassen sich die Strömungsbedingungen identifizieren, unter denen Blutstammzellen die Gefäße verlassen und sich ihre Nische im Knochenmark suchen können.


Blutgefäße im Knochenmark haben je nach Typ unterschiedliche Funktionen. Im dichten Netzwerk finden Blutstammzellen die optimalen Bedingungen, um in das benachbarte Gewebe zu wandern.

© MPI f. molekulare Biomedizin

Blutgefäße im Knochenmark haben je nach Typ unterschiedliche Funktionen. Im dichten Netzwerk finden Blutstammzellen die optimalen Bedingungen, um in das benachbarte Gewebe zu wandern.
Bild vergrößern


Blutgefäße im Knochenmark haben je nach Typ unterschiedliche Funktionen. Im dichten Netzwerk finden Blutstammzellen die ... [mehr]


© MPI f. molekulare Biomedizin

Knochenmark enthält viele Blutgefäße, es ist folglich gut durchblutet und mit Sauerstoff versorgt. Wissenschaftler vermuten jedoch, dass sich hämatopoetische Stammzellen – also die Blutstammzellen – nur auf Dauer ansiedeln können, wenn der Sauerstoffdruck in der Nische im Knochenmark gering ist. Um das Netzwerk der Blutgefäße im Knochenmark und den Blutfluss in Detail und naturgetreu zu untersuchen, haben die Max-Planck-Wissenschaftler eine Mikroskopiemethode entwickelt, mit der sie den Blutfluss in intakten Blutgefäßen live beobachten können. „Mit unserem Multiphotonen-Mikroskop können wir nicht nur tiefe Bereiche im intakten lebenden Gewebe schonend beobachten, wir können auch die Faserstruktur des Knochenkollagens ohne Färbung sichtbar machen. Aber erst nach einer technischen Aufrüstung unseres Lasermikroskops ist es uns gelungen, schnelle Serienbilder vom Blutfluss aufzunehmen und zu beobachten, wie die Blutkörperchen durch die Gefäße flitzen. Dadurch entstand quasi eine live-Animation des Blutflusses in den unterschiedlichen Gefäßtypen“, erklärt Gabriele Bixel, Erstautorin der Studie.

Da der Oberschenkelknochen relativ dick ist, konzentrierten sich Bixel und ihre Kollegen stattdessen auf den Schädelknochen. „Die Schädeldecke von Mäusen ist dünn, und die Blutgefäße darin sind verhältnismäßig leicht zugänglich“, sagt Bixel. „Das sind optimale Voraussetzungen, um durch den Knochen hindurch die darunter verborgenen Blutgefäße in ihren Knochenmarkshöhlen zu untersuchen. Zudem lässt sich das dynamische Flussverhalten des Blutes durch die verschiedenen Typen der Knochenmarksgefäße mit einem Kontrastfarbstoff sehr gut sichtbar machen.“

Geringe Strömung in Blutgefäßgeflecht

Zunächst konnten die Wissenschaftler mithilfe von fluoreszierenden Antikörpern zeigen, dass Blutgefäße im Knochenmark der Schädeldecke ähnlich aussehen wie im Oberschenkelknochen. „Wir haben zu unserer Überraschung beobachtet, dass ein bestimmter Typ Blutgefäß im Knochenmark ein Geflecht bildet, in dem der Blutfluss heterogen und in einigen Gefäßen tatsächlich sehr gering ist.“ Und wo wenig fließt, entstehen auch wenig strömungsbedingte Scherkräfte: „Durch die geringe Strömungsgeschwindigkeit können sich heranrollende hämatopoetische Stammzellen überhaupt erst an die Gefäßwand anheften, um nachfolgend in das Knochenmark auszuwandern“, so Bixel. Die live-Aufnahmen dokumentieren, wie sich die hämatopoetischen Stammzellen innerhalb von Stunden nach der Transplantation an die Gefäßinnenwand im Knochenmark anheften und anfangen, in das umliegende Gewebe – ihre Nische – zu migrieren. Nach circa 24 Stunden sind die meisten Stammzellen durch die Gefäßwand geschlüpft und befinden sich überwiegend stationär im Knochenmark.

Weitgehend unklar ist allerdings noch, ob allein die Stammzelle die Auswanderungsstelle bestimmt oder ob die Zellen der Gefäßinnenwand auch eine aktive Rolle dabei spielen. Auch was die Stammzellen nach der Einwanderung in ihre Nische genau machen, wissen die Forscher noch nicht. Klar ist allerdings, dass die neue Mikroskopiemethode die Beantwortung dieser Fragen voranbringen wird.


Ansprechpartner

Dr. Gabriele Bixel
Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin, Münster
Telefon: +49 251 70365-430
E-Mail: mgbixel@mpi-muenster.mpg.de
 
Prof. Dr. Ralf Adams
Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin, Münster
Telefon: +49 251 70365-400
Fax: +49 251 70365-499
E-Mail: ralf.adams@mpi-muenster.mpg.de
 
Dr. Jeanine Müller-Keuker
Presse und Öffentlichkeit
Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin, Münster
Telefon: +49 251 70365-325
E-Mail: presse@mpi-muenster.mpg.de
 

Originalpublikation
M. Gabriele Bixel, Anjali P. Kusumbe, Saravana K. Ramasamy, Kishor K. Sivaraj, Stefan Butz, Dietmar Vestweber, Ralf. H. Adams

Flow dynamics and HSPC homing in bone marrow microvessels.

Cell Reports, online first; 14 February, 2017 (DOI: 10.1016/j.celrep.2017.01.042)

Dr. Gabriele Bixel | Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin, Münster
Weitere Informationen:
https://www.mpg.de/11050977/haematopoetische-stammzellen-knochenmark

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neuer Behandlungsansatz für Juckreizgeplagte
15.08.2018 | Universität Zürich

nachricht Cholestase: Riss in Lebermembran lässt Galle abfließen
15.08.2018 | Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund

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: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Im Focus: Neue interaktive Software: Maschinelles Lernen macht Autodesigns aerodynamischer

Neue Software verwendet erstmals maschinelles Lernen um Strömungsfelder um interaktiv designbare 3D-Objekte zu berechnen. Methode wird auf der renommierten SIGGRAPH-Konferenz vorgestellt

Wollen Ingenieure oder Designer die aerodynamischen Eigenschaften eines neu gestalteten Autos, eines Flugzeugs oder anderer Objekte testen, lassen sie den...

Im Focus: New interactive machine learning tool makes car designs more aerodynamic

Scientists develop first tool to use machine learning methods to compute flow around interactively designable 3D objects. Tool will be presented at this year’s prestigious SIGGRAPH conference.

When engineers or designers want to test the aerodynamic properties of the newly designed shape of a car, airplane, or other object, they would normally model...

Im Focus: Der Roboter als „Tankwart“: TU Graz entwickelt robotergesteuertes Schnellladesystem für E-Fahrzeuge

Eine Weltneuheit präsentieren Forschende der TU Graz gemeinsam mit Industriepartnern: Den Prototypen eines robotergesteuerten CCS-Schnellladesystems für Elektrofahrzeuge, das erstmals auch das serielle Laden von Fahrzeugen in unterschiedlichen Parkpositionen ermöglicht.

Für elektrisch angetriebene Fahrzeuge werden weltweit hohe Wachstumsraten prognostiziert: 2025, so die Prognosen, wird es jährlich bereits 25 Millionen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Das Architekturmodell in Zeiten der Digitalen Transformation

14.08.2018 | Veranstaltungen

EEA-ESEM Konferenz findet an der Uni Köln statt

13.08.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung in der chemischen Industrie

09.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Macht Sinn: Fraunhofer entwickelt Sensorsystem für KMU

15.08.2018 | Energie und Elektrotechnik

Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

15.08.2018 | Informationstechnologie

FKIE-Wissenschaftler präsentiert neuen Ansatz zur Detektion von Malware-Daten in Bilddateien

15.08.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics