Zellforschung

Auf der Spur: Wie die Stammzelle lernt, was zu tun ist

Alle vier bis sieben Tage erneuert sich die Zellschicht unseres Darmepithels mit Hilfe von Stammzellen. Österreichische Forscher haben nun einen neuen Mechanismus entdeckt, der diese Stammzellen reguliert. Wie die Stammzelle allerdings überhaupt entscheidet, was zu tun ist und welche Rolle sie einnimmt, war lange unklar. Einen Hinweis gibt es nun.

red/Agenturen

Wenn sich Stammzellen teilen, kann sich die eine Tochterzelle zu einem anderen Zelltyp entwickeln und bestimmte Funktionen im Gewebe übernehmen, während die andere Stammzelle bleibt und damit die kontinuierliche Erneuerung gewährleistet. Es ist allerdings nach wie vor unklar, wie die Zellen entscheiden, was sie tun sollen und welche Rolle sie einnehmen. Eine Vermutung ist, dass ihre biochemischen Eigenschaften dabei bestimmend sind.

Ein internationales Forscherteam, dem Edouard Hannezo vom Institute of Science and Technology Austria (ISTA) und Bernat Corominas-Murtra vom Institut für Biologie der Universität Graz angehörten, hat nun einen bisher unbekannten Mechanismus entdeckt, über den die Stammzellen im Darm reguliert werden. Konkret geht es um das nur eine Zellschicht dünne Darmepithel, das alle Darmzotten überzieht. Diese winzigen Tentakel bedecken das Innere des Dünn- und Dickdarms.

Ortsbestimmung entscheidend

Zwischen den Darmzotten befinden sich winzige Einbuchtungen, die sogenannten „Lieberkühn-Krypten“. „Am Boden der Krypten teilen sich die Stammzellen des Darmepithels ständig. Ein Teil der dabei entstehenden Zellen verbleibt als Stammzellen in der Krypta, die anderen werden nach außen an die Spitze der umgebenden Zotten geschoben“, erklärte Corominas-Murtra in einer Aussendung.

Dort differenzieren sie sich zu funktionellen Zelltypen, die für den Funktion des Darms essenziell sind, und werden nach einigen Tagen wieder abgestoßen. Dieser Vorgang läuft permanent ab, versagt dieser Mechanismus, kann dies schwerwiegende medizinische Folgen haben.

Förderband im Darm

Die Wissenschafter haben nun herausgefunden, dass es auf den Standort ankommt, ob eine Zelle als Stammzelle fungiert oder nicht. Die Zellen werden durch die laufenden Zellteilungen nicht nur wie auf einem Fließband aus der Krypta herausgeschoben, „sondern es ist auch eine andere Art von Bewegung im Spiel“, so Corominas-Murtra. Wie sich zeigte, bewegen sich Zellen nicht nur vor, sondern auch zurück auf dem „Förderband“. So können Zellen wieder an der Basis der Krypta landen und dort erneut als Stammzellen fungieren, um sich zu teilen und das Darmepithel zu erneuern.

„Diese Bewegungen stellen einen neuen Mechanismus basierend auf der Umgebung dar, der bestimmt, welche Zellen funktionell als Stammzellen fungieren können“, erklärte Hannezo. Im Dünndarm ist das die Bewegung steuernde molekulare Signal stärker als im Dickdarm, sodass die Zellen dort häufiger in die Krypta zurückwandern können. Dies erklärt, warum es im Dünndarm mehr funktionierende Stammzellen gibt als im Dickdarm. „Dies könnte große Auswirkungen auf unser Verständnis davon haben, was eine Stammzelle eigentlich ist und wie man sie in der Medizin einsetzen kann“, betonte der Forscher.

Studie

 

Stammzellen 3D
Stammzellen sind die Wunderwuzzis unter den Zellen: Sie können nicht nur eine Kopie ihrer selbst erzeugen, sondern diese Kopien können partiell zu völllig unterschiedlichen Zelltypen werden.
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