20.03.07 Bessere Heilung nach Muskelverletzungen

Molekularer Schalter hält Muskelstammzellen "frisch"

Bessere Heilung nach Muskelverletzung

Muskeln können nach Verletzungen auch bei Erwachsenen sehr gut heilen, weil sie einen Vorrat an Muskelstammzellen, so genannten Satellitenzellen haben, auf den sie für die Reparatur zurückgreifen können. Bisher war unklar, wie sich dieser Vorrat an Satellitenzellen und auch an Muskelvorläuferzellen, aus denen sich sowohl Muskeln als auch Satellitenzellen entwickeln, "frisch" hält. Die Entwicklungsbiologinnen Prof. Carmen Birchmeier, Dr. Elena Vasyutina und Diana Lenhard vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch haben jetzt gezeigt, dass ein molekularer Schalter, kurz RBP-J genannt, diesen "Jungbrunnen" unter Kontrolle hat. Fehlt der Schalter, bilden die Satellitenzellen unkontrolliert Muskelzellen, wobei auch das Satellitenzell-Depot leer geräumt wird. Die Folge davon ist, dass sich während der Entwicklungsphase eines Lebewesens zuwenig Muskeln bilden, und der Fetus kein Satellitenzellen-Depot mehr anlegen kann. Die Arbeit der MDC Forscherinnen könnte für die künftige Entwicklung von Stammzelltherapien Bedeutung haben.

Abb.: Jungbrunnen für Muskelzellen: Selbst Muskeln von Erwachsenen heilen leichter, weil sie über ein Reservoir von Stammzellen, auch Satellitenzellen genannt (rot markiert), verfügen. "Frisch" halten sie sich in ihrem Depot zwischen der Membran der Muskelzellen und der sie umgebenden Schicht dank eines Moleküls, dessen Funktion MDC-Forscherinnen jetzt aufgeklärt haben.
Quelle: Dr. Elena Vasyutina/Copyright: MDC

Muskelstammzellen sind Anfang der sechziger Jahre des vergangenen Jahrhundert entdeckt worden. Lange Zeit konnten Forscher sie nur mit Hilfe des Elektronenmikroskops identifizieren. Sie befinden sich zwischen der Hülle (Membran) der Muskelzelle und der sie umgebenden Schicht, der Basalmembran. Seit einiger Zeit sind nun Oberflächenmoleküle und Transkriptionsfaktoren bekannt, die charakteristisch für diese Satellitenzellen sind, und die es Forschern erlauben, diese Zellen leichter ausfindig zu machen.

Der Schalter RBP-J ist eingebunden in einen für die Zellkommunikation sehr wichtigen Signalweg, den Notch-Signalweg, und galt bisher schon als bedeutender Informationsvermittler. Der Signalweg spielt sowohl bei der Entwicklung eines Lebewesens als auch im erwachsenen Organismus eine wichtige Rolle. Der Nachweis der Forscherinnen, dass Satellitenzellen und Muskelvorläuferzellen ihren Stammzellcharakter behalten, weil RBP-J sie in ihrem frühen Entwicklungsstadium verharren lässt, gewinnt vor dem Hintergrund bisheriger Versuche von Stammzelltherapien eine besondere Bedeutung. So hatten verschiedene Forscher bereits gezeigt, dass sich Muskeln sehr gut regenerieren, wenn sie Mäusen die Satellitenzellen direkt in den Muskel spritzen. Weiter füllen die Muskeln damit auch ihren Vorrat an Satellitenzellen wieder auf. Eine Beeinflussung von RBP-J könnte Therapien, die auf Satellitenzellen basieren, verbessern.

Quelle:

RBP-J (Rbpsuh) is essential to maintain muscle progenitor cells and to generate satellite cells
E. Vasyutina, D. C. Lenhard, H. Wende, B. Erdmann, J. A. Epstein, C. Birchmeier, PNAS 2007, 104, 4443-4448. DOI: 10.1073/pnas.0610647104

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