Neue Erkenntnisse zur Regeneration von Muskelgewebe
Endogene adulte Muskelstammzellen, so genannte Satellitenstammzellen, werden nach Verletzungen der Skelettmuskulatur aktiviert und differenzieren sich zu neuen Muskelfasern. Für die Funktion der Satellitenzellen sind offenbar die Transkriptionsfaktoren Dach1, Meox2 und Pitx2/3 zuständig. Das EU-finanzierte Projekt "Roles of Pitx, Dach and Meox genes in adult skeletal muscle stem cells" (SATELLITE CELLS) erforschte nun die Rolle dieser Transkriptionsfaktoren bei adulten Skelettmuskelstammzellen. Pitx-Proteine werden in der Entwicklungsphase exprimiert und initiieren die Myogenese beim Embryo. Wie Expressionsanalysen zeigten, ist die Konzentration von Pitx2 in ruhenden Satellitenzellen zunächst hoch und nach der Differenzierung rückläufig. Pitx3 wurde jedoch in adulten Muskelfasern weiter exprimiert. Wurden die Gene in den Satellitenzellen ausgeschalten, ergaben sich einzigartige überlappende Funktionen bei der Regulierung des Zellverhaltens. Pitx3 ist, wie sich zeigte, entscheidend für den Erhalt des Stammzellpools, Pitx2 hingegen leitet die Differenzierung ein. In-vivo-Studien an Pitx2-defizienten Mäusen ergaben im Vergleich zur Kontrollgruppe eine verzögerte Muskelregeneration nach Verletzungen. Bei Pitx3-defizienten Mäuse differenzierten sich Stammzellen vorzeitig, während bei Satellitenzellen, denen beide Pitx-Proteine fehlten, sowohl Proliferation als auch Differenzierung reduziert waren. Diese Fehlfunktion der Satellitenzellen beeinträchtigte die Muskelregeneration bei verletzten Mäusen, was darauf hindeutet, dass sie an der Homöostase des Muskelgewebes beteiligt sind. Mutierte Zellen zeigten einen stark seneszenten Phänotypen aufgrund exzessiver reaktiver Sauerstoffspezies und DANN-Schäden. Wurden den mutanten Zellen und Tieren jedoch Antioxidantien verabreicht, konnte der Phänotyp völlig umgekehrt und die Lebenserwartung erhöht werden. Insgesamt zeigen die Ergebnisse von SATELLITE CELLS, dass Pitx-Proteine wesentlich am Erhalt und der Funktion von Muskelsatellitenzellen beteiligt sind. Das neue Wissen ist damit vor allem für die Behandlung oder Linderung der Symptomatik von Muskeldystrophien relevant.
Schlüsselbegriffe
Regenerative Medizin, Muskel, Stammzellen, Satellitenstammzellen, Transkriptionsfaktoren, Pitx, Phänotyp, Muskeldystrophien
