Stammzellen aus der Plazenta können Entzündungen lindern
Die Plazenta enthält große Mengen an Stammzellen, die sich schnell vermehren und viele Botenstoffe ausschütten. Ärzte testen ihren Einsatz bei Menschen, die unter schweren Entzündungsreaktionen leiden.
Plazenta
Die Plazenta versorgt das Kind im Mutterleib mit allen notwendigen Nährstoffen. Doch direkt nach der Geburt wird sie meist entsorgt, obwohl sie eine leicht zugängliche Quelle für wertvolle Stammzellen ist.
Seit den 1990er Jahren versuchen Ärzte, Zellen aus der Plazenta zur Behandlung hartnäckiger Krankheiten einzusetzen. Zwar befinden sich die Studien noch in der Testphase, einige haben jedoch bereits Hinweise auf eine Wirksamkeit erbracht.
Inhalte
Welche Aufgaben hat die Plazenta?
Die Plazenta ist ein „temporäres‟ Organ, das nur während der Schwangerschaft besteht. Eine weitere Besonderheit: Zum Aufbau des Gewebes tragen sowohl die Mutter als auch der Embryo bei. Die wesentliche Aufgabe der Plazenta ist die Versorgung des Embryos mit allem, was er für seine Entwicklung benötigt. Dazu gehören
- Sauerstoff
- Nährstoffe wie Glukose, Aminosäuren und Vitamine
- Antikörper für die Abwehr von Krankheitserregern
Zugleich sorgt die Plazenta dafür, dass schädliche Substanzen aus dem Körper des Embryos entfernt werden. Dies sind vor allem
- Kohlendioxid
- Abfallprodukte des fetalen Stoffwechsel
Die Plazenta ist stark von Blutgefäßen durchzogen. Es besteht jedoch keine direkte Verbindung zwischen dem Blutkreislauf des Kindes und dem der Mutter. Der Austausch der lebensnotwendigen Stoffe findet über eine dünne Membran statt, die sogenannte Plazentaschranke. Von dort werden gelangen diese Stoffe zur Nabelschnur und schließlich in den Körper des Embryos.
Die Plazenta nimmt ihre Funktion etwa in der vierten Schwangerschaftswoche auf. Am Ende der Schwangerschaft hat sie ein Gewicht von etwa 500 bis 650 Gramm, eine Dicke von zwei bis vier Zentimetern und einen Durchmesser von 15 bis 20 Zentimetern. Direkt nach der Entbindung wird die Plazenta als Teil der „Nachgeburt‟ ausgestoßen. In der Klinik wird sie meist als Abfall entsorgt.
Welche Stammzellen gibt es in der Plazenta?
Vier verschiedene Arten von multipotenten Stammzellen
Im Gewebe und Blut der Plazenta finden sich mindestens vier Arten von multipotenten Stammzellen. Multipotent bedeutet, dass diese Stammzellen mehrere unterschiedliche Zelltypen hervorbringen können1. Sie spielen daher eine wichtige Rolle beim Aufbau und Erhalt von Körpergeweben.
- Amniotische Epithelzellen sind ein wichtiger Bestandteil der Amnionmembran. Es handelt sich um wandlungsfähige Stammzellen, die sich im Labor u. a. zu Leber- und Nervenzellen entwickeln können.
- Trophoblastische Zellen sind bereits an der Einnistung des Embryos in die Gebärmutter beteiligt. Später leisten sie einen wichtigen Beitrag zum Aufbau der Plazenta.
- Blutstammzellen finden sich im fetalen Blut, das von der Plazenta über die Nabelschnur zum Kind fließt. Diese Stammzellen erzeugen weiße Immunzellen, rote Blutkörperchen und Blutplättchen.
- Mesenchymale Stammzellen kommen in allen Teilen der Plazenta vor. Sie spielen eine wichtige Rolle beim Aufbau von Binde- und Muskelgewebe.
Mesenchymale Stammzellen mit interessanten Eigenschaften
Fast jedes menschliche Körpergewebe enthält mesenchymale Stammzellen (MSC). Diese Zellen bringen vor allem Muskel-, Fett- und Knorpelgewebe hervor. Sie setzen aber auch eine Vielzahl von Botenstoffen frei, die das Wachstum von Gewebezellen fördern. Andere Botenstoffe beeinflussen das Immunsystem und lindern Entzündungen.
Die MSC aus den verschiedenen Körperorganen bilden keine einheitliche Gruppe. Je nach Ursprung haben diese Zellen leicht unterschiedliche Eigenschaften. Sogar innerhalb der Plazenta gibt es unterschiedliche Gewebe, die vermutlich von eigenen MSC-Populationen besiedelt werden. Wissenschaftler haben Hinweise darauf gefunden, dass diese Populationen auch leicht unterschiedliche Eigenschaften haben2.
In einigen Teilen der Plazenta finden sich MSC mit besonderen Eigenschaften, die für eine Anwendung in der Medizin interessant sein könnten:
- Das Amnion ist die innere Haut der Fruchtblase, in der das ungeborene Kind liegt. Dieses Gewebe wird vom Embryo gebildet und sondert das Fruchtwasser ab.
- Die Chorionzotten gehören ebenfalls zum fetalen Teil der Plazenta. Die Zotten sind ein gut durchblutetes Gewebe, das den Austausch von Nährstoffen zwischen Mutter und Kind vermittelt.
- Die Dezidua ist der mütterliche Teil der Plazenta. Sie bildet sich aus der Schleimhaut der Gebärmutter.
Was können die Stammzellen aus der Plazenta?
Entwicklungsfähige Stammzellen bieten die Möglichkeit, geschädigtes Körpergewebe zu erneuern und zu erhalten. In der Plazenta kommen zwei Stammzellarten vor, die in diesem Zusammenhang bereits häufig in Studien getestet wurden. Fetale Blutstammzellen sind in der Medizin bereits etabliert, lassen sich aber einfacher und in größeren Mengen aus der Nabelschnur gewinnen. Bei den MSC hingegen stellt die Plazenta eine reichhaltige, bislang kaum genutzte Quelle dar.
In klinischen Studien kommen häufig MSC zum Einsatz, die aus dem Fettgewebe oder dem Knochenmark gewonnen werden. Einige Forscher nutzen auch MSC aus dem Gewebe der Nabelschnur. Unabhängig von der Quelle weisen diese Stammzellen ähnliche Grundeigenschaften auf: Sie können sich sehr gut vermehren und in eine Vielzahl von Gewebezellen umwandeln. Ihre medizinische Wirkung könnte also darauf beruhen, dass sie neue Zellen für die Reparatur und den Aufbau von Geweben bereitstellen.
Tatsächlich deutet jedoch vieles darauf hin, dass die Wirkung der MSC auf etwas anderem beruht – der Ausschüttung von Botenstoffen und Wachstumsfaktoren1. Die positive Wirkung, die diese Substanzen im Körper entfalten, wird in der Medizin als parakriner Effekt bezeichnet.
Der parakrine Effekt kann eine Vielzahl von Gewebefunktionen beeinflussen. Um welche es sich dabei im Einzelfall handelt, hängt auch vom Ursprung der eingesetzten MSC ab. Doch grundsätzlich lässt sich sagen, dass die freigesetzten Botenstoffe
- Entzündungen lindern, indem sie überschießende Immunreaktionen eindämmen
- die Neubildung von Blutgefäßen fördern
- das Absterben von Gewebezellen verhindern
- das Wachstum von Gewebezellen unterstützen
Welche Vorteile haben Plazenta-Stammzellen?
MSC sind im menschlichen Körper weit verbreitet. Doch nur wenige Gewebe eignen sich, Stammzellen für eine medizinische Anwendung zu liefern. Dazu gehört auch die Plazenta. Im Vergleich zu anderen möglichen Quellen wie Knochenmark, Fettgewebe und Nabelschnurgewebe weist sie mehrere Vorteile auf.
Die Zellen sind gut verfügbar
Die Plazenta ist sehr leicht zugänglich, da sie während der Geburt auf natürlichem Weg ausgestoßen wird. Ein chirurgischer Eingriff wie bei der Gewinnung von Knochenmark und Fettgewebe ist nicht notwendig.
Es gibt keine medizinischen oder ethischen Bedenken, die gegen eine Verwendung für die Stammzellgewinnung sprechen. Denn nach der Geburt ist die Plazenta für Mutter und Kind nutzlos und wird meist im Klinikabfall entsorgt.
Es sind viele Zellen vorhanden
Die Plazenta ist sehr reich an Stammzellen. Zudem ist sie mit einem Gewicht von bis zu 650 Gramm ein vergleichsweise großes Organ. Die Zahl der Stammzellen, die aus einer einzigen Plazenta gewonnen werden können, ist somit sehr hoch.
Bei Bedarf lassen sich die Zellen problemlos im Labor vermehren. Sie können auch für eine spätere Verwendung eingefroren werden.
Die Zellen sind jung
Große Teile der Plazenta bestehen aus Zellen, die aus dem frühen Embryo stammen. Dazu zählen auch das Amnion und die Chorionzotten. Die Stammzellen in diesen Geweben sind also sehr jung.
In ihrem Erbgut haben sich kaum Schäden angesammelt. Zudem waren sie im Schutz des Mutterleibs weitgehend vor schädlichen Umwelteinflüssen geschützt.
Die Zellen können das Immunsystem beeinflussen
Eine wichtige Aufgabe der Plazenta ist es, das Immunsystem der Mutter zu beruhigen. Denn für die mütterlichen Immunzellen ist der Fetus ein Eindringling: Sein Erbgut besteht zur Hälfte aus den Genen des Vaters – und ist damit in großen Teilen körperfremd. Ohne die Plazenta würde das Kind von der Mutter wahrscheinlich abgestoßen werden.
Einen wichtigen Anteil an diesen „immunmodulatorischen” Eigenschaften haben die Stammzellen der Plazenta. Vermutlich sind diese Zellen daher auch besonders gut geeignet, um Überreaktionen des Immunsystems bei entzündlichen Erkrankungen zu lindern 3.
Werden Plazenta-Stammzellen bereits in der Medizin getestet?
Weltweit gibt es etwa 60 Studien, die sich mit der medizinischen Anwendung von Plazenta-Stammzellen beschäftigen. Dabei werden häufig MSC eingesetzt, um entzündliche Erkrankungen zu lindern. Im Folgenden werden drei vielversprechende Ansätze näher beschrieben.
Schwere Durchblutungsstörungen in den Gliedmaßen
Eine mangelnde Durchblutung der Gliedmaßen kann starke Schmerzen und schlecht heilende Geschwüre verursachen. Im schlimmsten Fall ist eine Amputation des betroffenen Arms oder Beins erforderlich. Beispiele für derartige Erkrankungen sind die periphere arterielle Verschlusskrankheit (pAVK) und das diabetische Fußsyndrom (DFS).
Sechs Studien mit insgesamt 430 Patienten haben getest, ob MSC aus der Plazenta entzündliche Reaktionen in den Gliedmaßen stoppen können. Die Ergebnisse deuten an, dass die Stammzellen die Durchblutung verbessern, Geschwüre schneller heilen lassen und das Risiko einer Amputation verringern4. Die Behandlung befindet sich aber immer noch im Teststadium.
Komplikationen bei der Transplantation von Blutstammzellen
Die Transplantation von körperfremden Blutstammzellen ist eine Behandlungsform, die bei Leukämien, Lymphomen und Myelomen zum Einsatz kommen kann. Eine häufige Nebenwirkung dieses Eingriffs ist die Graft-versus-Host-Erkrankung (GvHD): Die neugebildeten Immunzellen greifen dann das Körpergewebe des Empfängers an.
Schwedische Forscher haben getestet, ob Stammzellen aus dem mütterlichen Teil der Plazenta die GvHD eindämmen können3. Alle 21 untersuchten Studienteilnehmer haben auf die Behandlung ganz oder teilweise reagiert. Die Überlebensrate nach einem Jahr war deutlich erhöht. Eine größere Folgestudie mit 60 Teilnehmern ist in Vorbereitung5.
Eine weitere mögliche Komplikation der Stammzelltransplantation ist, dass nach dem Eingriff nicht genügend neue Blutzellen gebildet werden. Eine internationale Forschergruppe hat gezeigt, dass die Gabe von Plazenta-MSC den Transplantationserfolg deutlich erhöhen kann6. In einer Studie benötigten 21 Teilnehmer nach einem Jahr deutlich seltener eine Infusion von roten Blutkörperchen oder Blutplättchen.
Erektile Dysfunktion
Viele Männer leiden unter körperlichen Problemen, die eine Erektion des männlichen Glieds verhindern. Diese „erektile Dysfunktion‟ kann viele Ursachen haben: Stoffwechselstörungen, Gefäßerkrankungen, Bluthochdruck und entzündliche Reaktionen. Etwa die Hälfte der männlichen Diabetiker leiden unter einer Erektionsstörung. Medikamente bleiben häufig wirkungslos7.
US-amerikanische Wissenschaftler haben untersucht, ob eine Behandlung mit Plazenta-Stammzellen die Symptome lindern kann 8. An einer Studie nahmen fünf Personen teil, die an der Peyronie-Krankheit litten. Dabei handelt es sich um eine entzündliche Reaktion, die zur Bildung von Narbengewebe im Penis führt. Bei einer weiteren Studie mit acht Teilnehmern blieb die Ursache der erektilen Dysfunktion unklar.
Bei der Behandlung wurden die Plazenta-Stammzellen direkt in das Glied eingespritzt. Nach drei Monaten zeigte sich bei den meisten Behandelten eine verbesserte Erektionsfähigkeit. Diese Ergebnisse wurden jedoch noch nicht in größeren Folgestudien bestätigt.
Was ist in Zukunft zu erwarten?
Die Stammzelltherapie macht weiterhin große Fortschritte. Sehr viele Studien beschäftigen sich mit der Möglichkeit, auch die Fähigkeiten der MSC für die Medizin zu nutzen. Oft besteht das Ziel darin, überschießende Entzündungsreaktionen zu kontrollieren. Für diese Erkrankungen hat die klassische Medizin häufig keine Lösungen parat.
Es gehört zu den natürlichen Aufgaben der MSC, das Immunsystem zu besänftigen und Entzündungen zu lindern. Derartige Erkrankungen können zum Teil bereits heute mit MSC behandelt werden. Forscher arbeiten intensiv daran, weitere medizinische Anwendungen zu etablieren.
Einiges deutet darauf hin, dass Plazenta-Stammzellen bei diesen Bestrebungen eine wichtige Rolle spielen können. Die Plazenta ist eine hervorragende Quelle für MSC. Zudem gehört die Kontrolle des Immunsystems zu den ureigensten Aufgaben dieser Stammzellen.
Die Forschung mit MSC ist noch in vollem Gange. Ob und bei welchen Anwendungen sie sich durchsetzen werden, ist momentan noch nicht abzusehen. Aufgrund ihrer vielen Vorteile werden Plazenta-Stammzellen aber sicherlich eine Option sein.
Teil 2/2: Das Gewebe der Nabelschnur enthält potente Stammzellen
Teil 3/3: Stammzellen aus der Plazenta lindern Entzündungen
2 Deng et al., Distinct biological characteristics of mesenchymal stem cells separated from different components of human placenta, Biochemistry and Biophysics Reports, September 2024 (Link)
alle Referenzen anzeigen
3 Ringdén et al., Placenta-Derived Decidua Stromal Cells: A New Frontier in the Therapy of Acute Graft-Versus-Host Disease, Stem Cells, April 2024 (Link)4 Shirbaghaee et al., Emerging roles of mesenchymal stem cell therapy in patients with critical limb ischemia, Stem Cell Research & Therapy, September 2022 (Link)
5 Zeiser et al., Novel therapies for graft versus host disease with a focus on cell therapies, Frontiers in Immunology, Oktober 2023 (Link)
6 McGuirk et al., Placental expanded mesenchymal-like cells (PLX-R18) for poor graft function after hematopoietic cell transplantation: A phase I study, Bone Marrow Transplantation, November 2023 (Link)
7 Protogerou et al., Erectile Dysfunction Treatment Using Stem Cells: A Review, Medicines, Januar 2021 (Link)
8 Manfredi et al., Cell therapy for male sexual dysfunctions: systematic review and position statements from the European Society for Sexual Medicine, Sexual Medicine, Februar 2024 (Link)
Plazenta
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