Die ständige Reparatur von Zellen und Geweben ist für unseren Körper lebensnotwendig. Nur wenn durch Verletzungen, DNA-Defekte oder Alterung geschädigte Zellen immer wieder durch neue ersetzt werden, bleiben unsere Organe, Muskeln und Knochen funktionsfähig. Verantwortlich dafür sind kleine, überall in den Geweben verstreute Ansammlungen von Stammzellen, sogenannte Stammzellnischen. Wenn Botenstoffe und umgebende Zellen ihnen signalisieren, dass es Gewebeschäden gibt, werden diese Stammzellen aktiv, teilen sich und differenzieren sich zu den benötigten Zelltypen aus. Das ermöglicht es unserem Körper, Muskelschäden zu reparieren und defekte Zellen zu ersetzen. Damit dies allerdings funktioniert, müssen die Stammzellen “aufgeweckt” werden und die entsprechenden Signale erhalten. “Die Rekonstruktion beschädigter Gewebe erfordert eine präzise getaktete Interaktion verschiedener Zelltypen innerhalb der regenerativen Stammzellnische”, erklären Victoria Moiseeva von der Pompeu Fabra Universität in Barcelona und ihre Kollegen.
Vorzeitige Zellalterung im Muskel
An diesem Punkt setzt die Studie von Moiseeva und ihrem Team an. Denn die Forschenden wollten wissen, welche Rolle seneszente Zellen für die Geweberegeneration spielen. Diese Zellen haben das Ende ihrer Lebenszeit erreicht und werden daher von zelleigenen Programmen stillgelegt: Sie teilen sich nicht mehr, um eine altersbedingte Entartung zu verhindern, bleiben aber in einer Art Ruhezustand in den Geweben erhalten. “Über die Verbreitung dieser seneszenten Zellen und ihre Rolle bei der Geweberegeneration war bisher aber kaum etwas bekannt”, erklären die Wissenschaftler. Dies lag vor allem daran, dass es an eindeutigen Markern für Zellen im seneszenten Stadium fehlte, sie sehr unterschiedlich erschienen und schwer zu isolieren waren. Um Abhilfe zu schaffen, haben Moiseeva und ihre Kollegen zunächst einige möglicherweise typische Stoffwechselmoleküle seneszenter Zellen in Muskelgewebe identifiziert und deren Produktion bei lebenden Mäusen mit einem Fluoreszenzmarker sichtbar gemacht.
Dies ermöglichte es dem Team, die Verteilung seneszenter Zellen in den Muskeln von jungen und alten Tieren und in Tieren mit einer Muskelverletzung zu beobachten. Es zeigte sich: In den jungen, gesunden Muskeln waren kaum alte Zellen zu finden. Das änderte sich jedoch, wenn die Mäusemuskeln alterten oder verletzt wurden. Dann reicherten sich seneszente Zellen vor allem in den Stammzellnischen der Muskeln an – an den Orten, von denen eigentlich die Gewebereparatur ausgehen sollte. Nähere Analysen enthüllten, dass diese rapide Anreicherung dadurch ausgelöst wurde, dass viele ältere, aber noch funktionsfähige Zellen in diesen Nischen plötzlich in den seneszenten Zustand fielen. “Nach einer Verletzung werden einige Muskelzellen seneszent und erzeugen dadurch ein vorzeitig gealterte Mikroumgebung”, erklärt Co-Autor Antonio Del Sol von der Universität Luxemburg. Die betroffenen Zellen zeigen starken oxidativen Stress und vermehrte DNA-Schäden, die sie dann in den Alterungszustand treiben.
