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Dienstag, 28.03.2017
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Blutzellen vor der Qual der Wahl

Neuer Stoffwechselweg der Differenzierung von Blutstammzellen identifiziert

Blutzellen haben nur eine begrenzte Lebensdauer, sie müssen daher ständig ersetzt werden. Ob aus einer Vorläuferzelle ein Blutkörperchen oder aber eine entartete Zelle wird, reguliert unter anderem ein jetzt neu entdeckter intrazellulärer Stoffwechselweg. Wie Molekularbiologen in der Fachzeitschrift Nature Immunology berichten, spielen Defekte in solchen Austauschprozessen eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Krankheiten. Diese Entdeckung könnte daher neue Ansatzstellen für die Bekämpfung von Krebserkrankungen wie Leukämie liefern.
Blutgefäße

Blutgefäße

In den letzten Jahrzehnten haben Molekularbiologen mehrere Stoffwechselwege für entscheidende biologische Prozesse identifiziert. In ihnen reguliert eine Abfolge von Molekülen den Informationsfluss innerhalb der Zellen. Einer davon, der so genannte „wingless“-Stoffwechselweg, spielt eine wichtige Rolle in der Bildung von Geweben und Organen in den Embryonen nahezu aller Tierarten. Gleichzeitig kontrolliert er auch den Stammzellvorrat und verhindert ihre Differenzierung so lange, bis sie zum Ersatz beschädigter oder alternder Zellen gebraucht werden.

Jetzt haben Claus Nerlov, Peggy Kirstetter und ihrer Kollegen vom Institut des European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Monteronde, Italien, an Blutstammzellen von Mäusen untersucht, wie „wingless“ die Entstehung von Blutzellen aus Stammzellen beeinflusst. „Wir modifizierten ein Element des Stoffwechselweges, ein Protein namens beta-catein, so dass es immer angeschaltet blieb“, erklärt Kirstetter. „Das erzeugte Zellen, in denen auch der Stoffwechselweg immer angeschaltet war. Wir wussten, dass Wingless zur Differenzierung der Blutzellen beiträgt, aber nicht, wie die Signale in den Blutstammzellen übertragen wurden.“

Das modifizierte Protein hatte dramatische Auswirkungen: Normalerweise durchlaufen die Zellen mehrere Übergangsstadien auf ihrem Weg von Stammzellen zu den verschiedenen voll ausgebildeten Typen von Blutzellen. Jetzt aber verschwanden einige Arten von Blutzellen komplett aus dem Repertoire der Stammzelllinien. Die Blutstammzellen differenzierten sich weder in rote Blutkörperchen noch in Myeloidzellen. Auch B- und T-Zellen, die für die Immunabwehr wichtig sind, wurden in einem frühen Stadium ihrer Entwicklung blockiert


Nach Ansicht der Forscher deutet dies darauf hin, dass beta-catenin die Zellen quasi dazu bringt, Entscheidungen über ihr zukünftiges Schicksal zu treffen, bevor sie das Stammzellreservoir im Knochenmark verlassen. Das Protein scheint weniger die Vitalität der bereits differenzierten Zellen zu beeinflussen, als vielmehr zu entscheiden, ob und wie die Information in den Vorläuferzellen verbreitet und verarbeitet wird.

Nerlov vergleicht diesen Prozess mit Menschen, die an einer Kreuzung eines Labyrinths stehen und zögern, bevor sie weitergehen: „Wenn die Zellen sich nicht zur richtigen Zeit für den richtigen Entwicklungsweg entscheiden, werden sie sehr wahrscheinlich absterben oder eine anormale Art der Reproduktion beginnen. Akute Leukämie und andere Formen von Krebszellen entstehen aus Defekten wie diesem. Um die Prozesse zu verstehen, durch die sie sich bilden, müssen wir herausfinden, an welche Kreuzungen auf dem Weg die Dinge anfangen, falsch zu laufen.“
(European Molecular Biology Laboratory (EMBL), 04.09.2006 - AHE)
 
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