Stammzellen setzen sich selbst auf Diät

Gesund / 22.08.2014 • 09:48 Uhr / 4 Minuten Lesezeit
In den Laboren wird weiter eifrig an den Stammzellen geforscht.
In den Laboren wird weiter eifrig an den Stammzellen geforscht.

Wenn sie nicht mehr gebraucht werden, hungern sie sich quasi zu Tode.

Wien. In jedem tierischen Embryo sorgen Stammzellen für den Aufbau von Gewebe und Organen, für Wachstum und Regeneration. Irgendwann aber haben die Stammzellen ihren Dienst getan und müssen verschwinden. In der Fliege verschwinden sie komplett, bei Säugetieren und Mensch bleiben einige übrig. Bleiben allerdings unnötige Stammzellen zurück, können sich aus ihnen bösartige Tumoren entwickeln.

Solche Stammzelltumoren werden auch bei Säuglingen und Kleinkindern beobachtet, wo sie unter anderem im Gehirn auftreten und trotz aggressiver Therapien kaum heilbar sind. Diese sogenannten rhabdoiden Tumoren sind glücklicherweise selten, dadurch aber auch noch wenig erforscht. 80 Prozent der Kleinkinder mit einem solchen Gehirntumor versterben innerhalb von zwei Jahren nach der Diagnose.

Abschied der Stammzellen

Der Stammzellforscher Jürgen Knoblich, Vizedirektor am IMBA, hat nun mit seinem Team einen Mechanismus entdeckt, der dafür sorgt, dass sich Stammzellen nach der Organ- und Gewebeentwicklung in normale Zellen weiterverwandeln und ihr Stammzelldasein ablegen.

Dazu muss man wissen, dass sich eine Stammzelle in der Embryonalentwicklung asymmetrisch teilt. Sie teilt sich in eine große Zelle, die Stammzelle bleibt, und eine kleinere Zelle, die sich spezialisiert, etwa zu einer Nervenzelle. Aus den Nervenzellen wird auch das Gehirn aufgebaut. Die Stammzelle hat bei diesem Teilungsprozess an Substanz verloren und wächst wieder zu ihrer ursprünglichen Größe nach, bevor die nächste Teilung stattfindet. Sind schließlich genug Nervenzellen vorhanden und die Stammzelle wird nicht mehr gebraucht, muss sie verschwinden.

Im renommierten wissenschaftlichen Magazin „Cell“ publiziert Postdoktorandin Catarina Homem nun den Mechanismus, den sie in der Fruchtfliege entdeckt hat: „Die Stammzellen wachsen nach der Teilung einfach nicht mehr nach. Dadurch werden sie nach jeder Teilung kleiner, so lange, bis eine asymmetrische Teilung nicht mehr möglich ist und als letzter Schritt eine symmetrische Teilung in zwei Nervenzellen stattfindet. Die Stammzelle ist somit verschwunden.“ Und es ist offensichtlich der Stoffwechsel der Zelle, der darüber entscheidet, in welche Richtung sich die Zelle entwickelt. Steroidhormone steuern, ob die Zelle mit Hilfe von Sauerstoff ihren Zucker komplett verbrennt, oder ob sie ohne Sauerstoff den Zucker nicht komplett abbaut, sondern bestimmte Bruchstücke zurückbehält. Aus diesen werden später neue Fette oder Aminosäuren aufgebaut, die für Wachstum benötigt werden. Wird wie bei der ersten Variante der Zucker komplett verbrannt, gehen der Zelle nach einiger Zeit die Bausteine aus und sie kann nicht wachsen.

Wenn die Stammzelle verschwinden soll, ist die erste Variante des Stoffwechsels unbedingt notwendig. Die Zelle setzt sich quasi selbst auf Diät und verbrennt ihren Zucker so gründlich, dass sie sich nach den Teilungsprozessen nicht mehr zur ursprünglichen Größe regenerieren kann.

Nachdem es naheliegt, dass der bei der Fruchtfliege entdeckte Mechanismus auch bei Säugetieren und Mensch zu finden ist, ließe sich möglicherweise in absehbarer Zeit klären, wie sich übriggebliebene Stammzellen im Gehirn von Säuglingen und Kleinkindern zu den aggressiven Tumoren entwickeln können. Weitere Studien sollen Klarheit bringen.

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