Wiener Forscher entdeckten, wie sich Stammzellen selbst beseitigen

14. August 2014, 18:02
8 Postings

Wenn Stammzellen nicht mehr gebraucht werden, hungern sie sich quasi selbst zu Tode - Greift dieser Stoffwechselmechanismus nicht, können sich Tumore bilden

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 wenige übrig. Das Problem: Bleiben unnötige Stammzellen zurück, können sich aus ihnen bösartige Tumore entwickeln.

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

Nachwachsen und teilen

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. Die Ergebnisse wurden aktuell im Fachblatt "Cell" publiziert.

Der Hintergrund: Stammzellen teilen sich in der Embryonalentwicklung asymmetrisch: In eine große Zelle, die weiterhin Stammzelle bleibt, und in eine kleinere Zelle, die sich spezialisiert, etwa zu einer Nervenzelle. 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. Den zugrunde liegenden Mechanismus hat die Postdoktorandin Catarina Homem, Erstautorin der Studie, in der Fruchtfliege (Drosophila melanogaster) entdeckt: "Die Stammzellen wachsen nach der Teilung einfach nicht mehr nach", so Homem. "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."

Entscheidender Zellstoffwechsel

Die zweite völlig neue Erkenntnis ist, dass offensichtlich der Stoffwechsel der Zelle darüber entscheidet, in welche Richtung sie sich 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 also 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. Somit wird sie immer kleiner, bis schlussendlich nur noch eine allerletzte symmetrische Teilung möglich ist.

Tumorbildung in neuem Licht

Der zweite Stoffwechselweg, bei dem Zucker unter Sauerstoffausschluss zu Laktat vergärt wird, ist übrigens jener, den auch Tumorzellen benötigen, um sich entwickeln zu können: "Das Überraschende an unserer Arbeit ist, wie stark der Stoffwechsel das Schicksal einer Zelle beeinflussen kann", erläutert Knoblich. "Im Allgemeinen glaubt man, dass Zellen ein bestimmtes Entwicklungsprogramm durchlaufen und ihren Stoffwechsel daran angleichen. Unsere Arbeit zeigt aber, dass es umgekehrt ist und der Stoffwechsel selbst das Zellschicksal steuert. Dies wirft auch ein völlig neues Licht auf die Rolle der Ernährung für unseren Körper, einschließlich der Tumorentstehung."

Nachdem es nahe liegt, 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 rhabdoiden Tumoren entwickeln können. (red, derStandard.at, 14.8.2014)


Link

Cell

  • Fruchtfliege "Drosophila melanogaster" bei der Nahrungsaufnahme. An dieser Spezies konnten die Forscher zeigen, wie nicht mehr gebrauchte Stammzellen verschwinden.
    foto: imba

    Fruchtfliege "Drosophila melanogaster" bei der Nahrungsaufnahme. An dieser Spezies konnten die Forscher zeigen, wie nicht mehr gebrauchte Stammzellen verschwinden.

Share if you care.