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StartseiteForschung aktuellKluge Stammzellen11.04.2013

Kluge Stammzellen

Der menschliche Körper bildet rote und weiße Blutkörperchen je nach Bedarf

Blutzellen können ihre Aufgaben im Sauerstofftransport oder beim Wundverschluss nur für einige Tage wahrnehmen. Der Körper ist also auf ständigen Nachschub angewiesen. Wie eine Studie in "Nature" erläutert, produziert dieser aber nicht jeden Tag die gleiche Menge der verschiedenen Blutkörperchen. Vielmehr stellt er sich auf den jeweils aktuellen Bedarf ein.

Von Volkart Wildermuth

Rote und weiße Blutkörperchen werden nicht etwa nach dem Zufallsprinzip produziert.  (picture alliance / dpa)
Rote und weiße Blutkörperchen werden nicht etwa nach dem Zufallsprinzip produziert. (picture alliance / dpa)
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Eine Milliarde neuer Zellen. So viele Blutkörperchen muss das Knochenmark Tag für Tag liefern, um den Körper gesund zu erhalten. Das Herzstück dieser sprudelnden Zellquelle sind die wenigen Hämatopoetischen Stammzellen, aus denen letztlich das ganze Blut entsteht. Diese Stammzellen teilen sich recht selten und bilden dann auch keine fertigen Blutkörperchen, sondern zunächst verschiedene Vorläuferzellen. Die wiederum vermehren sich schnell und bilden dabei entweder Blutplättchen sowie rote oder weiße Blutzellen.

"Bisher hatte man angenommen, dass einfach rote und weiße Blutkörperchen nach dem Zufallsprinzip produziert werden",

so Michael Siewecke, Leiter einer deutsch-französischen Arbeitsgruppe am INSERM in Marseilles und dem Max-Delbrück-Centrum in Berlin Buch. Dabei, so betont der Professor für Immunologie, kann der Bedarf durchaus schwanken. Nach einer Verletzung werden viele rote Blutkörperchen benötigt, bei einer Infektion stattdessen die weißen Blutkörperchen, die wichtige Abwehrfunktionen übernehmen. Die Frage lautete, bekommt die Blutstammzelle tief im Knochenmark mit, was an anderen Stellen im Körper passiert und reagiert sie dann auch?

Beispiel Infektion: Wenn die Blutgefäße in Kontakt mit Bakterien kommen, bilden sie unter anderem einen Botenstoff, der wie ein Weckruf für bestimmte weiße Blutkörperchen wirkt. Michael Siewecke wollte wissen, ob dieses Signal bis hinein ins Knochenmark, bis zu den Stammzellen zu vernehmen ist. Eine Frage, die gar nicht so leicht zu beantworten ist. Erstens ist nur jede zehntausendste Zelle im Knochenmark eine solche Stammzelle und zweitens lassen sich die Stammzellen von ihren verschiedenen Tochterzelltypen kaum unterschieden.

"Wir haben einen Trick benutzt, das kann man bei der Maus machen, wir haben einen Leuchtstoff eingefügt in die Mausstammzellen, der dann angeschaltet wird, wen die Stammzellen den Spezialisierungsweg einschlagen, der zur Bildung von weißen Blutkörperchen führt, also den Immunzellen, die gegen die Infektion verteidigen."

Wenn eine Stammzelle dagegen ruht oder rote Blutkörperchen produziert, bleibt sie dunkel. Mit diesen veränderten Blutstammzellen simulierten die Forscher eine Infektion in der Petrischale. Bei einer echten Infektion würden die Bakterien selbst erst einmal nicht ins Knochenmark kommen, wohl aber der Weckruf der Blutgefäße, der Botenstoff. Als dieser Botenstoff zu den Blutstammzellen gegeben wurde, konnte Micheal Siewecke unter dem Mikroskop sehen, wie nach und nach immer mehr grüne Punkte aufleuchteten. Die Blutstammzellen reagierten also tatsächlich und begannen zur Abwehr der Infektion gezielt weiße Blutkörperchen herzustellen.

"Man könnte das salopp formuliert vielleicht so sagen: dass die Stammzellen schlauer sind, als man gedacht hat und nicht sinnlos einfach produzieren, was das Zeug hält, sondern durchaus darauf reagieren, was tatsächlich gebraucht wird."

Die Blutstammzellen reagieren auf die Bedürfnisse, die Signale des Körpers. Diesen Effekt könnten sich theoretisch auch Ärzte zunutze machen und über die richtigen Botenstoffe direkt mit den Stammzellen kommunizieren. Schließlich gibt es in der Klinik immer wieder Situationen, in denen eine vorsorgliche Aktivierung der Abwehrkräfte wünschenswert wäre.

"Es ist zum Beispiel so, dass bei Knochenmarkstransplantationen die Patienten direkt nach der Transplantation besonders empfindlich sind für bestimmte Bakterien- oder Pilzinfektionen."

Normalerweise sind die kein Problem für das Abwehrsystem. Direkt nach einer Knochenmarkstransplantation gibt es aber viel zu wenige Immunzellen, es entsteht eine Phase der Verwundbarkeit. Hier will Michael Siewecke ansetzen und die Blutstammzellen im Spenderknochenmark mit dem Botenstoff auf mögliche Probleme einstellen.

"Man könnte sich vorstellen, dass, wenn man die Bildung von den richtigen Immunzellen frühzeitig stimulieren könnte, dass sie dann schon darauf vorbereitet sind, wenn sie tatsächlich eine solche Infektion bekommen sollten."

Ob es tatsächlich möglich ist, die klugen Stammzellen im Knochenmark so gezielt anzusprechen und Infektionen wirksam vorzubeugen, wird gerade im Tierversuch erprobt.

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