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Eine Fruchtfliege sitzt auf einer Zitrone

Wie sich Stammzellen zu Tode hungern

Stammzellen sind für den Körper unverzichtbar. Aus ihnen entwickeln sich spezielle Zellen, die Gewebe und Organe bilden. Irgendwann aber haben sie ihren Dienst getan und müssen verschwinden. Dass sich die Stammzellen dafür quasi selbst auf Diät setzen und zu Tode hungern, haben nun Wiener Bioforscher herausgefunden.

Biomedizin 15.08.2014

Bei Fliegen verschwinden die Stammzellen im Lauf ihrer Entwicklung komplett, bei Säugetieren und Mensch nicht ganz. Bleiben allerdings unnötige Stammzellen zurück, können sich aus ihnen bösartige Krebszellen entwickeln.

Deshalb ist der Mechanismus, wie sie verschwinden, wichtig - ebendiesen hat nun ein Team um Jürgen Knoblich und Catarina Homem vom Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften am Beispiel von Fruchtfliegen entdeckt.

Die Studie:

"Ecdysone and Mediator change energy metabolism to terminate proliferation in Drosophila neural stem cells" von Catarina Homem und Kollegen ist am 14.8. in der Fachzeitschrift "Cell" erschienen.

Teilung bis zum Verschwinden

Der Mechanismus sorgt dafür, dass sich Stammzellen nach der Organ- und Gewebeentwicklung in normale Zellen verwandeln. Und das geht laut den Forschern so: Die Stammzelle teilt sich in der Embryonalentwicklung asymmetrisch - und zwar in eine große Zelle, die Stammzelle bleibt, und eine kleinere Zelle, die sich spezialisiert, etwa zu einer Nervenzelle.

Die Stammzelle hat bei diesem Teilungsprozess an Substanz verloren und wächst wieder zu ihrer ursprünglichen Größe nach, bevor die nächste Teilung stattfindet. Sind schließlich genug Nervenzellen vorhanden und die Stammzelle wird nicht mehr gebraucht, muss sie verschwinden.

Catarina Homem erklärt in einer Aussendung, wie das geht: "Die Stammzellen wachsen nach der Teilung einfach nicht mehr nach. Dadurch werden sie nach jeder Teilung kleiner, so lange, bis eine asymmetrische Teilung nicht mehr möglich ist und als letzter Schritt eine symmetrische Teilung in zwei Nervenzellen stattfindet. Die Stammzelle ist somit verschwunden."

Stoffwechsel entscheidet

Eine entscheidende Rolle dabei spielt laut dem Forscherteam der Stoffwechsel. Der entscheidet nämlich darüber, in welche Richtung sich die Zelle entwickelt. Steroidhormone steuern, ob die Zelle mithilfe von Sauerstoff ihren Zucker komplett verbrennt oder ob sie ihn ohne Sauerstoff nicht komplett abbaut, sondern bestimmte Bruchstücke zurückbehält.

Aus diesen werden später neue Fette oder Aminosäuren aufgebaut, die für Wachstum benötigt werden. Wird wie bei der ersten Variante der Zucker komplett verbrannt, gehen der Zelle nach einiger Zeit die Bausteine aus - sie kann nicht wachsen.

Wenn die Stammzelle verschwinden soll, ist die erste Variante des Stoffwechsels unbedingt notwendig. Die Zelle setzt sich quasi selbst auf Diät und verbrennt ihren Zucker so gründlich, dass sie sich nach den Teilungsprozessen nicht mehr zur ursprünglichen Größe regenerieren kann. Somit wird sie immer kleiner, bis schlussendlich nur noch eine letzte symmetrische Teilung möglich ist.

science.ORF.at/APA

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