Adulte Stammzellen: Täglich Nachschub für den Körper

     

Adulte Stammzellen produzieren täglich Milliarden von Körperzellen - ohne sie würde ein Mensch nicht lange überleben. Doch nicht jedes Organ profitiert davon.

Die Haut erneuert sich einmal im Monat, die Schleimhaut des Darms in weniger als einer Woche, und das Knochenmark bildet 300 Milliarden Blutzellen pro Tag. Die Leber kann fast auf die Hälfte schrumpfen und wächst wieder nach; Skelett-Muskel bauen sich - je nach Training - fast im Wochen­rhythmus auf und wieder ab.

Der menschliche Körper kann sich erstaunlich gut regenerieren - dank der kleinen aber aktiven Schar von adulten Stammzellen. Dabei unterscheiden sie sich äußerlich kaum von anderen Zellen - ihre Identifizierung im Körper­gewebe fällt meist sehr schwer. Die inneren Werte sind wichtig: Das Potential, sich ein Menschenleben lang zu teilen und unterschiedliche Zellen zu erzeugen.

Entwicklung in der Nische

Die Nachkommen einer Stammzell-Teilung können sich weiter­entwickeln (oder ausdifferenzieren) und dabei die Eigen­schaften von fertigen Gewebezellen annehmen. Aller­dings entstehen nur Zellen eines einzigen Gewebes - entweder Blut oder Haut oder Darm. Die Fähigkeit, unter­schiedliche Zellen eines Gewebes zu bilden, nennt man multipotent; sie ist das entscheidende Merkmal der adulten Stammzellen.

Adulte Stammzellen erledigen ihre Aufgabe nicht allein, sie sind auf die Hilfe ihrer unmittelbaren Umgebung angewiesen - der Stammzellnische. Die Zellen in dieser Nische setzen Wachstumsfaktoren und andere Substanzen frei, welche die Multipotenz der Stammzellen aufrecht erhalten.

Manchmal haben diese Nischen einen festen Platz: In den Zotten des Dünndarms sitzen die Stammzellen nahe der Basis (siehe Abbildung links), und die Zellen links und rechts sind Teil der Stammzellnische.

Entfernen sich Stammzellen aus ihrer Nische, verlieren sie ihre besonderen Eigenschaften. Die Differenzierung zu Gewebezellen setzt unwiderruflich ein, das Ende der Entwicklung ist erreicht. Davor wird manchmal noch eine zusätzliche Stufe unterschieden: die Vorläuferzellen oder Progenitoren. Diese haben ähnliche Eigenschaften wie adulte Stammzellen, aber ein reduziertes Teilungspotential und eine kürzere Lebensdauer. In der Praxis ist der Unter­schied zwischen Vorläufer- und Stammzellen aber so klein, so dass beide unter dem Begriff Stammzellen zusammen­gefasst werden.

Weder Herz noch Hirn

Leider werden nicht alle Organe so gut regeneriert. Das Paradebeispiel dafür ist das Gehirn, von dem man lange dachte, es würde überhaupt nicht erneuert. Im Hirn von Mäusen jedoch fand man kürzlich zwei Stammzell-Nischen, die bis ins hohe Alter neue Nerven­zellen produzieren. Aller­dings ist noch unklar, ob das auch für den Menschen gilt: Zumindest eine dieser Nischen ist nur bei Kleinkindern aktiv, sie stellt nach etwa 18 Monaten die Arbeit ein1.

Ähnlich umstritten ist auch die Existenz von Stammzellen im Herzen. Zwar kann ein erwachsenes Herz - in begrenztem Umfang - neues Gewebe bilden, aber das erledigen möglicher­weise die Herzmuskelzellen selber. Und eventuell gehört auch die Bauchspeicheldrüse zu den Organen, die ohne adulte Stammzellen auskommen müssen.

Damit sind wir zurück bei der Grundlagen-Forschung: Etwa 220 unter­schiedliche Gewebe hat der menschliche Körper, und jedes könnte Stammzellen beherbergen - oder auch nicht. Diese Zellen muss man erst finden und sicher identifizieren, um dann ihr Wachstums- und Teilungs­potential abzuschätzen. Wahrscheinlich muss man dazu auch ihre jeweiligen Stammzell­nischen verstehen. Dann erst kann man sich der größten Herausforderung zuwenden: Die Fähigkeiten der adulten Stammzellen für die Medizin zu nutzen.

1 Sanai et al., Corridors of migrating neurons in the human brain and their decline during infancy, Nature 2011, vol. 478, pp. 382-386 (link)
2 M. Grompe, Tissue Stem Cells: New Tools and Functional Diversity, Cell Stem Cell 2012, vol. 10, pp. 685-9 (link)

Adulte Stammzellen im Körper

Unermüdliche Arbeiter: Viele Körperorgane müssen fast täglich regeneriert werden. Das ist die Aufgabe der adulten Stammzellen.
Stammplatz: Im menschlichen Dünndarm sitzen die Stammzellen an der Basis der Zotten (mit Pfeilen markiert). (Quelle: Olsen Hult et al., PLoSONE 2011)

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Kurz und knapp 

  • adulte Stammzellen sind multipotent - sie bilden die unter­schiedlichen Zellarten in einem Gewebe
  • Stammzellen sitzen in einer Stammzell­nische, die sie bei ihrer Arbeit unterstützt
  • schwer beanspruchte Organe (Darm, Haut, Blut) werden ständig von adulten Stamm­zellen regeniert
  • Organe wie Herz, Gehirn oder Bauch­speichel­drüse haben nur wenige oder gar keine adulten Stammzellen