Entdeckt

Wecker für schlafende Stammzellen

Heidelberger Forscher haben einen Botenstoff identifiziert, der bei Sauerstoffmangel und dadurch ausgelösten Schäden ausgeschüttet wird.

Veröffentlicht: 27.08.2015, 07:24 Uhr

HEIDELBERG. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) in Heidelberg haben ein molekulares Profil der neuronalen Stammzellen aus dem Gehirn von Mäusen erstellt.

Dabei zeigte sich, dass der Botenstoff Interferon gamma bestimmte neuronale Stammzellen aus dem Schlaf weckt und ihre Aktivierung einleitet (Cell Stem Cell 2015, online 28. Juli).

Der Botenstoff, der bei Sauerstoffmangel und dadurch ausgelösten Schäden ausgeschüttet wird, lässt sich möglicherweise einsetzen, um Hirnstammzellen nach Verletzungen oder bei degenerativen Erkrankungen gezielt zu aktivieren, heißt es in einer Mitteilung des DKFZ.

Quelle der Gehirn-Regeneration

Jahrzehntelang waren Forscher davon überzeugt, dass es sie gar nicht gibt: neuronale Stammzellen, die für die Regeneration im Gehirn sorgen. Inzwischen wurden diese Zellen bei allen Säugetieren nachgewiesen.

Sie kommen vorwiegend in zwei definierten Bereichen des Gehirns vor: Im Hippocampus, wo sie bei der Gedächtnisbildung eine zentrale Rolle spielen, sowie in der subventrikulären Zone, dem größten Reservoir neuronaler Stammzellen beim erwachsenen Tier.

Die Stammzellen der subventrikulären Zone gelten als die Quelle der Gehirn-Regeneration. Sie sind keine einheitliche Zellpopulation.

Wissenschaftler haben Hinweise darauf, dass sie bereits mit einer "Bestimmung" versehen sind, unterschiedliche Entwicklungswege zu nehmen und zu verschiedenartigen Typen von Nervenzellen ausdifferenzieren können.

"Besonders interessiert uns, wie wir Stammzellen nach einer Hirnschädigung dazu bringen können, das geschädigte Gewebe zu regenerieren. Wir wollten wissen, ob es molekulare Merkmale gibt, die solche Stammzellen mit regenerativem Potenzial kennzeichnen", sagt Ana Martin-Villalba aus dem Deutschen Krebsforschungszentrum.

Gesamte RNA sequentiert

Die Wissenschaftler sequenzierten für das molekulare Profil die gesamte RNA einzelner Stammzellen, also die Abschriften aller Gene, die in diesen Zellen aktiv sind.

Sie entdeckten dabei, dass sich die neuronalen Stammzellen in verschiedenen Aktivierungsstadien befanden: Neben schlafenden und teilungsaktiven Stammzellen fanden sie auch Übergangsformen, die bereits aus dem Schlaf "geweckt" waren, aber noch keine Teilungsaktivität aufgenommen hatten.

Das charakteristische Merkmal der schlafenden neuronalen Stammzellen ist ihre extrem reduzierte Proteinsynthese. Je aktiver die Zellen sind, desto mehr Proteine synthetisieren sie und desto mehr drosseln sie ihren Zuckerstoffwechsel.

Parallel dazu steigern diese Zellen die Produktion an Transkriptionsfaktoren, die entscheidend sind für die Differenzierung zu bestimmten Zelltypen.

Bei Mäusen Mangeldurchblutung ausgelöst

Um herauszufinden, wie die neuronalen Stammzellen auf Hirnverletzungen reagieren, lösten sie bei Mäusen eine Mangeldurchblutung im Gehirn aus, bevor sie die Stammzellen isolierten.

Die Analyse einzelner Zellen ergab, dass nicht alle neuronalen Stammzellen auf die Sauerstoff-Unterversorgung reagieren. Nur eine bestimmte Subpopulation der schlafenden Stammzellen ging in einen "aufgeweckten Ruhezustand" über. Dies ging einher mit Aktivierung der Protein-Synthese und der Zellzyklus-Kontroll-Gene.

Nun suchten die Forscher nach dem Botenstoff, der den Stammzellen das Sauerstoffmangel-bedingte Aktivierungssignal übermittelt. Es stellte sich heraus, dass Interferon gamma den Notfall signalisiert.

Das Signalmolekül wirkt wie ein Wecker, der bestimmte neuronale Stammzellen aus ihrem tiefen Schlaf in einen vor-aktiven Zustand versetzt. (eb)

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