Zur richtigen Zeit am richtigen Ort: Neue Erkenntnisse über Muskelstammzellen
Muskeln haben einen Vorratsspeicher an Stammzellen. Aus dem schöpfen sie, um Muskeln aufzubauen und verletzte Muskeln zu heilen. Das können sie jedoch nur, wenn die Stammzellen in speziellen Nischen der Muskelzellen nisten. Wie sie dorthin gelangen, haben jetzt die Entwicklungsbiologen Dr. Dominique Bröhl und Prof. Carmen Birchmeier vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch in über dreijähriger Forschungsarbeit nachgewiesen. Zugleich zeigen sie, dass die Stammzellen schwächeln, wenn sie aufgrund einer genetischen Veränderung außerhalb der Muskelfasern siedeln, statt in ihren Stammzellnischen.
In gesunden Mäusen nistet eine Stammzelle (rot) zwischen der Muskelzelle und der sie umgebenden Hülle (grün) (links). Fehlen bestimmte Komponenten eines Signalwegs (Notch-Signalweg), siedelt sich die Stammzelle im Gewebe stattdessen zwischen den Muskelfasern an (rechts) und trägt dort kaum zum Muskelwachstum bei.
Dominique Bröhl/ Copyright: MDC
Muskelstammzellen, auch Satellitenzellen genannt, nisten in Nischen, die zwischen der Hülle (Membran) der Muskelzelle und der sie umgebenden Schicht, der Basalmembran liegen. In diesen Vorratskammern befinden sich schon im Neugeborenen Satellitenzellen, aus denen sowohl Muskeln als auch neue Stammzellen gebildet werden können.
Schwächelnde Stammzellen
Jetzt konnten Dr. Bröhl und Prof. Birchmeier zeigen, dass Muskelvorläuferzellen von Mäusen, denen Komponenten eines bestimmten Signalwegs, des Notch-Signalwegs, fehlen, diese Nische nicht besiedeln können. Stattdessen nisten sich die Muskelvorläuferzellen im Gewebe zwischen den Muskelfasern ein. Die Entwicklungsbiologen sehen darin den Grund für die Schwächung der Muskulatur. Diese am falschen Ort angesiedelten Stammzellen sind nicht mehr so potent wie ursprünglich und tragen kaum zum Muskelwachstum bei.
Darüber hinaus übernimmt der Notch-Signalweg eine zweite Funktion in der Muskelentwicklung. Er verhindert die Ausbildung der Stammzellen zu Muskelzellen, indem er den Muskel-Entwicklungsfaktor MyoD unterdrückt. So sorgt er dafür, dass immer ein Vorrat an Stammzellen vorhanden ist, auf die der Muskel zurückgreifen kann. Diese Arbeiten könnten in Zukunft für die Erforschung von Muskelregeneration und Muskelschwäche eine besondere Bedeutung gewinnen.
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