Zusammenhang zwischen Alterungsprozess und Mikroumgebung von Stammzellen
Mesenchymale Stammzellen (MSC) sind eine kleine Population von Vorläuferzellen, die sich unter entsprechenden Bedingungen zu Knochen, Bindegewebe und Fett differenzieren können. Diese Fähigkeit macht sie zu wertvollen Hilfsmitteln in der regenerativen Medizin. Die in undifferenziertem Zustand im Knochenmark vorrätigen MSC können durch verschiedene Stresssignale aktiviert werden. Von zentraler Bedeutung für viele zelluläre Prozesse und die Gewebshomöostase ist die extrazelluläre Matrix (ECM), deren häufigster Bestandteil Hyaluronsäure (auch Hyaluronan, HA) ist. Inhomogene ECM-Regionen fördern offenbar die Differenzierung verschiedener Stammzellpopulationen, darunter auch MSC. Die HA-Synthese und -Sekretion regulieren MSC über einen enzymatischen Prozess, der im Alter hochreguliert ist. Die Hypothese des EU-finanzierten Projekts "Effect of controlled hyaluronan synthesis on the stemness of aged mesenchymal stem cells" (HYALSTEMAGE) lautete nun, dass hohe HA-Werte in der ECM zelluläre Prozesse und damit auch die Regenerationsfähigkeit mesenchymaler Stammzellen stören. In diesem Zusammenhang untersuchten die Forscher Unterschiede bei der Genexpression in MSC an Spendern unterschiedlichen Alters. Eine Supplementierung der MSC-Kulturen mit HA blieb wirkungslos, allerdings wurde durch Blockade der HA-Synthese die Proliferation eingestellt. Eine genauere Analyse dieses Prozesses ergab eine insgesamt erhöhte Glykosylierung bei MSC-Proteinen und eine verstärkte Differenzierung zu Knochenzellen. Dies legt nahe, dass die HA-Synthese im Alter den Bedarf nach einer verstärkten Produktion osteogener Vorläuferzellen kompensiert. Die Beobachtungen von HYALSTEMAGE belegen die Rolle von ECM bei der Regulierung des Stammzellverhaltens und enthüllen mögliche Mechanismen in Verbindung mit Alterungsprozessen. Die Ergebnisse deuten zudem auf ein neues Sensorsystem hin, das Zellproliferation und Differenzierung induzieren kann, sobald sich die Mikroumgebung verändert.
Schlüsselbegriffe
Altern, Stammzellen, regenerative Strategien, mesenchymale Stammzellen, extrazelluläre Matrix, Hyaluronsäure, Hyaluronansynthese, alternde Zellen
