Luftanhaltende Zellen
Stammzellen können auch in Abwesenheit von Sauerstoff überleben
Bestimmte Stammzellen können durch Umstellen ihres Stoffwechsels auch in sauerstoffarmen Gebieten des Körpers überleben. Das hat ein Team von US-Wissenschaftlern festgestellt. Gewöhnliche Zellen sterben, wenn sie keine Luft zum „Atmen“ bekommen, doch die blutbildenden Stammzellen befinden sich bevorzugt im sauerstoffarmen Knochenmark. Sie können ihren Stoffwechsel durch die Ausprägung eines bestimmten Genes umstellen: Dann sind sie in der Lage Energie aus einer Vorstufe des gewöhnlichen Zuckerabbaus, die kein Sauerstoff benötigt, zu gewinnen.
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„Es gibt nur wenige Studien zum Stoffwechsel der Stammzellen und unser Ansatz war herauszufinden, wie Stammzellen auch in einer Umwelt ohne Sauerstoff ‚atmen‘ und sich replizieren können“, erklärt Hesham Sadek vom University of Texas Southwestern Medical Center in Dallas. Das stehe im Gegensatz zum Verhalten gewöhnlicher Zellen, die bei Abwesenheit von Sauerstoff sterben.
So konnte das Forscherteam eine einzigartige Stoffwechselfähigkeit bei so genannten hämatopoetischen Stammzellen feststellen. Diese Unterart repliziert sich außergewöhnlich schnell und ist für die Bildung von Blut- und Abwehrzellen verantwortlich. Das ist möglich, da diese Zellen ihren Stoffwechsel durch Ausprägung eines bestimmten Genes umstellen können. Dann nutzen sie die Glykolyse zur Energiegewinnung, die nur eine Vorstufe des eigentlichen, effizienteren Zuckerabbaus (Oxidative Phosphorylierung) ist.
Die hämatopetischen Stammzellen sind sie das wichtigste Material für Knochenmark-Transplantationen. Ihre Nützlichkeit dabei besteht in der Fähigkeit zur Selbsterneuerung. Nach der Transplantation verwandeln sie sich schließlich in Blut- und Abwehrzellen des Immunsystems.
„Unsere Erkenntnisse zeigen wichtige Charakteristiken von Knochenmarkstammzellen auf, die sie befähigen in einer sauerstoffarmen Umgebung, wie nach einem Herzinfarkt zu überleben“ sagt Sadek. Bereits heute würde diese spezielle Stammzellenart in hunderten von Studien zur Herzregeneration verwendet.
Das Verständnis von Stammzellen, ihrer Funktion und ihrer Fähigkeit sich selbst zu erneuern, könnte zu neuen Wegen führen, sie in großer Zahl außerhalb des Körpers wachsen zu lassen. Beispielsweise könnte eine gespendete Knochenmarkzelle im Labor gezüchtet werden und würde so für verschiedene Transplantationstherapien zur Verfügung stehen.
Hesham Sadek (University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas) et al.: Stem Cell, Bd.7 Nr.3, S.380
ddp/wissenschaft.de - Theresa Klüber
