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Stammzellen brauchen Pausen
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Onkologie

Stammzellen brauchen Pausen

23.02.2015 - Werden Blutstammzellen aus ihrem Ruhezustand gerissen, so sammeln sich beim Hochfahren des Stoffwechsels Erbgutdefekte an. Sie können zum Versagen der Stammzellen oder zu Krebs führen, haben Heidelberger Forscher herausgefunden.

Im Knochenmark sind Stammzellen angesiedelt, die für den notwendigen Nachschub an Blutkörperchen sorgen. Werden gerade keine neuen Blutzellen benötigt, so verharren die  Stammzellen in einem tiefen Schlaf. Während dieser Dormanz teilen sie sich nicht und verbrauchen auch sehr wenig Energie. „Unsere Theorie war, dass dieser Schlafzustand die Blutstammzellen vor DNA-Schäden und damit vor vorzeitigem Altern schützt“, sagt Michael Milsom. Der Stammzellexperte leitet eine Nachwuchsgruppe, die im DKFZ und im von der Dietmar Hopp Stiftung geförderten Heidelberger Institut für Stammzelltechnologie und Experimentelle Medizin (HI-STEM gGmbH) angesiedelt ist. Milsom und seine Mitarbeiter untersuchten nun an Mäusen, was passiert, wenn die ruhenden Stammzellen aus der Ruhephase gerissen werden und neue Zellen produzieren müssen. Über ihre Ergebnisse berichten sie im Magazin Nature.

Normalerweise passiert so etwas durch Blutverlust, Infektionen oder Entzündungen. Die Forscher behandelten Mäuse mit einer Substanz, die dem Körper eine Virusinfektion vortäuscht. Die Blutstammzellen schalteten dann in kürzester Zeit von Tiefschlaf auf maximale Aktivität. „Hierfür steigern sie ihre Stoffwechselaktivität drastisch, um neue Tochterzellen zu produzieren. Das erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass etwas schiefgeht“, erklärt Michael Milsom. In der Tat enthielten aufgeweckte Stammzellen mehr schädliche reaktive Stoffwechselprodukte, die als wichtige Ursache für DNA-Schäden gelten. Diese Erbgutschäden können zum Verlust von Stammzellen oder zu Krebs führen. Stammzellen sind mit Reparatursystemen ausgestattet, die den größten Teil dieser DNA-Schäden wieder reparieren. Werden die Zellen jedoch zu häufig oder sogar chronisch solchen Stressfaktoren ausgesetzt, wird das Reparatursystem überlastet. Dies führt dazu, dass die Stammzellen mit zunehmendem Alter immer mehr Erbgutschäden ansammeln und schließlich versagen und sterben. „Unsere Versuche belegen, wie es zur Anhäufung von DNA-Schäden kommt. Damit können wir erklären, warum die Regenerationsfähigkeit unserer Gewebe und Organe im Alter zurückgeht“, erläutert Milsom.

In Blutstammzellen mit eingeschränkter Reparaturkapazität müssten die Konsequenzen der Erbgutschädigung noch deutlicher zum Tragen kommen als in normalen Blutstammzellen. Milsoms Team untersuchte daher Mäuse mit einem defekten Reparatursystem. In Menschen führt dieser Defekt zur Fanconi-Anämie. Patienten, die von dieser Erbkrankheit betroffen sind, altern frühzeitig und ihr blutbildendes System stellt bereits in jungen Jahren den Zell-Nachschub ein, was auch als Knochenmarksversagen bezeichnet wird. Wie zuvor die normalen Tiere wurden auch die Fanconi-Mäuse mit der Substanz behandelt, die dem Körper einen Virusinfekt vortäuscht. Da die stressinduzierten DNA-Schäden nicht repariert werden konnten, verloren die Mäuse alle ihre Blutstammzellen. „Die Tiere zeigten genau die gleichen Symptome wie Patienten, die an einer Fanconi-Anämie leiden“, sagt Milsom. Die Forscher hoffen nun, dass ihre Arbeiten zu einem besseren Verständnis von altersbedingten Krankheiten und von Krebs beitragen.

© transkript.de/bk

http://www.transkript.de/nachrichten/wissenschaft/2015-01/stammzellen-brauchen-pausen.html

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