Stammzellen: Größer ist nicht besser

Mit zunehmendem Alter vergrößern sich unsere Stammzellen und werden damit weniger effizient. Das haben Wissenschaftler des renommierten Massachusetts Institute of Technology (MIT) jetzt herausgefunden. Die altersbedingte Zellvergrößerung bei Stammzellen führt dazu, dass sie ihre Funktionen nicht mehr so gut erfüllen können. Für die Studie untersuchten die Forscher Blutstammzellen, die zu den kleinsten Zellen des Körpers gehören. Wenn die Zellen nach der Vergrößerung wieder schrumpften, verhielten sie sich jedoch erneut normal.

Verkleinerung macht Stammzellen effizienter

„Wir haben die Zellvergrößerung als neuen Alterungsfaktor in vivo entdeckt und können nun untersuchen, ob wir die Zellvergrößerung behandeln können, um das Altern und altersbedingte Krankheiten zu verzögern“, sagte Jette Lengefeld, Hauptautorin der Studie. Sie erschien im Wissenschaftsmagazin Science Advances.

Jeder Mensch beginnt sein Leben als eine einzige befruchtete Zelle. Daraus entwickeln sich alle verschiedenen Organe und Gewebe. Stammzellen sind dafür verantwortlich. Sie können sich in viele verschiedene Zelltypen differenzieren.

Embryonen im Mutterleib sind mit sogenannten pluripotenten Stammzellen ausgestattet, aus denen sich alle Zelltypen des Körpers entwickeln können.

Im Erwachsenenalter sinkt die Anzahl und Funktionalität der Stammzellen erheblich.

Bei Erwachsenen sind pluripotente Stammzellen fast nur im Knochenmark zu finden. Erwachsene Stammzellen sind in der Regel multipotent. Das bedeutet, dass ihre Differenzierungsfähigkeit etwas eingeschränkt ist. Ein Beispiel wären Muskelstammzellen. Sie können sich zu verschiedenen Muskelzelltypen entwickeln, aber nicht zu Leberzellen.

Andere adulte Stammzellen sind noch eingeschränkter und können nur zu einem einzigen Zelltyp werden. Epidermale Stammzellen bilden beispielsweise nur epidermale Hautzellen.

Zudem nimmt der Pool der Stammzellen mit zunehmendem Alter ständig ab. Dies ist einer der Gründe, warum es schwieriger wird, sich von Verletzungen oder Krankheiten zu erholen. Zudem schwächeln die noch vorhandenen Stammzellen. Zum Beispiel verschiebt sich das Gleichgewicht zwischen knochenbildenden und knochenabbauenden Stammzellen mit zunehmendem Alter in Richtung Knochenabbau.

Die neue Studie beobachtete die Blutstammzellen von Mäusen. Deshalb lassen sich die Ergebnisse nicht direkt auf den Menschen übertragen. Bei den Tieren stellten die Forscher fest, dass Altern zu größeren Stammzellen führt. Leider bedeutet größer in diesem Zusammenhang auch schlechter.

DNA-Schäden durch Strahlung und unterdrückte Zellteilung durch das Krebsmedikament Palbociclib führten dazu, dass die Stammzellen größer wurden und sich weniger häufig teilten. Dabei stellte sich heraus, dass aufeinanderfolgende Zellteilungen zu der Vergrößerung führten. Je mehr Teilungen eine Zelle durchführt, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit eines Schadens.

Nachdem sie das festgestellt hatten, optimierten die Forscher die Wachstumswege der Zellen. Dafür inaktivierten sie den S-Phasen-Eintrittsinhibitor Rb, der die Zellteilung beschleunigt. Ein schnellerer Zellzyklus lässt den Zellen weniger Zeit zum Wachsen. Diese künstliche Verkleinerung stärkte die Funktion der Blutstammzellen.

Die Forscher wiesen darauf hin, dass einige der am Zellwachstum beteiligten Wege auch die Autophagie und die mitochondriale Funktion beeinflussen. Größer zu sein ist logischerweise auch energieaufwendig. Das macht es wahrscheinlicher, dass die großen Stammzellen ihre Mitochondrien und die von ihnen erzeugte Energie in Form von Adenosintriphosphat erschöpfen.

Die Wissenschaftler hoffen, dass ihre Studienergebnisse zu neuen Verjüngungstherapien führen können. Auf jeden Fall sollte die Umkehrung der Vergrößerung von Stammzellen als mögliche Anti-Aging-Therapie erforscht werden.

Quelle:

Lengefeld J, Cheng CW, Maretich P, Blair M, Hagen H, McReynolds MR, Sullivan E, Majors K, Roberts C, Kang JH, Steiner JD, Miettinen TP, Manalis SR, Antebi A, Morrison SJ, Lees JA, Boyer LA, Yilmaz ÖH, Amon A. Cell size is a determinant of stem cell potential during aging. Sci Adv. 2021 Nov 12;7(46):eabk0271. doi: 10.1126/sciadv.abk0271. Epub 2021 Nov 12. PMID: 34767451; PMCID: PMC8589318. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8589318/)

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Kornelia ist ausgebildete Redakteurin, Buchautorin und freie Texterin. Ihre Erfahrung mit Ess-Störungen hat sie in drei Kochbüchern beschrieben, die alle den Gourmand World Cookbook Awards von Edouard Cointreau gewonnen haben. Ihr Buch Cooking for Happiness hat sogar den Titel ‘Best in the World’ in der Kategorie Innovativ erhalten. Neben Ernährung faszinieren sie vor allem Themen im Bereich Gesundheit. Ihr umfangreiches Wissen in diesen Gebieten stellt sie leicht verständlich dar. Besonders liegt ihr eine ganzheitliche Sicht der menschlichen Existenz im Allgemeinen und Körperfunktionen im Besonderen am Herzen.

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