Muskelregeneration im Alter: Lässt sich der Muskelabbau mit Stammzellen stoppen?
Am Anfang des Lebens steuern sogenannte Hox-Gene die Entwicklung des Embryos im Mutterleib. Überraschenderweise könnten diese im Alter dafür verantwortlich sein, dass Muskeln sich nicht mehr so gut regenerieren, wie Biologen der Universität Jena im Mausmodell herausfanden. Diese Erkenntnisse können die Basis für neue Therapien zur Unterstützung des Muskelaufbaus und der Muskelregeneration im Alter sein.
Am Anfang der Schwangerschaft laufen die komplexesten Prozesse im Leben eines Menschen ab
Wenn aus der befruchteten Zygote, der Urstammzelle, innerhalb von neun Monaten ein kompletter kleiner Mensch mit Haut, Haaren, Armen, Beinen und voll funktionstüchtigen Organen entsteht, ist dies ein Meisterstück der Natur. Zu keiner anderen Zeit im Leben laufen komplexere Prozesse ab als während der Embryogenese. In diesem Zeitraum ist das Erbgut besonders gefordert, denn Gene und Signalwege müssen perfekt zusammenarbeiten. Die sogenannten Hox-Gene spielen in dieser Phase eine enorm wichtige Rolle, denn sie sind unter anderem dafür zuständig, dass sich beim Embryo die Körperachsen korrekt bilden. Die Hox-Gene sorgen zum Beispiel dafür, dass an der Hand fünf Finger und am Fuß fünf Zehen wachsen. Im späteren Leben sind diese Steuergene normalerweise kaum noch aktiv. Forscher können sie jedoch in den Stammzellen noch immer nachweisen.
Aktivierung des Hoxa9-Gens verantwortlich für schlechtere Muskelregeneration im Alter
Wissenschaftlern am Leibniz-Institut für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut (FLI) in Jena gelang nun der Nachweis, dass im Alter das Hoxa9-Gen nach einer Verletzung in Muskelstammzellen wieder stark aktiviert wird. Doch leider führt das nicht dazu, dass sich die beschädigten Muskeln schneller regenerieren. Das Gegenteil ist der Fall: Die Aktivierung des Hoxa9-Gens behindert die Regeneration der Muskelzellen, sodass deswegen nach einer Verletzung die gesamte Kraft des Muskels nachlässt – ein klassischer Fall von Muskelabbau. Dabei entstehen Narben, weil der Körper es nicht mehr schafft, verlorene Zellen vollständig zu ersetzen. Im schlimmsten Fall drohen dem Patienten die vollständige Immobilität und damit die Bettlägerigkeit.
Die Forscher fanden allerdings Wege, mit Hilfe von chemischen Wirkstoffen den Muskelabbau zu stoppen, indem die Aktivierung des Gens gezielt verhindern wurde. Dies lässt hoffen, dass daraus neue Therapiemöglichkeiten für die Verbesserung der Muskelregeneration im Alter entstehen.
Derzeit ist leider noch nicht bis ins letzte Detail geklärt, warum mit zunehmendem Alter die Stammzellfunktion nachlässt. Jedoch vermuten die Stammzellenforscher, dass in der Endphase des Lebens die Signale der Embryonalentwicklung zumindest in Muskelstammzellen wieder verstärkt aktiv sind.
Sowohl die Fruchtfliege als auch der Blauwal besitzen Hox-Gene. Die Steuerungsgene sind während der Embryonalgenese enorm wichtig. Dass sie im Alter die Muskelregeneration behindern, führen die Forscher auf die fehlerhafte Aktivierung des Epigenoms zurück.
Bei den Hox-Genen handelt es sich um sehr alte Gene, die in der Evolution des Lebens bereits sehr früh eine wichtige Rolle spielen. Man findet sie daher in vielen Organismen – von der Fruchtfliege bis zum Blauwal kontrollieren die Hox-Gene die Entwicklung der Organe. Dass eine fehlerhafte Aktivierung dieser Gene die Muskeln altern lässt, überrascht die Wissenschaftler und wird das Verständnis des Alterungsprozesses verändern.
Evolutionärer Unfall: Aktivierung des Epigenoms läuft im Alter aus dem Ruder
Die Aktivierung der Hox-Gene während der Embryonalgenese ist genau choreografiert. Nur so können sich Gewebe und Strukturen korrekt bilden. Diese Steuerung erfolgt über Veränderungen im Epigenom, das heißt, die DNA wird mittels chemischer Botenstoffe gezielt modifiziert. So können bestimmte Teile der Erbinformation abgerufen und umgesetzt werden.
Die Jenaer Forscher konnten bei ihren Untersuchungen nachweisen, dass im Alter bei ruhenden Muskelstammzellen zunächst keine fehlerhafte Aktivierung des Epigenoms zu beobachten war. Erst als es zur Verletzung des Muskels kam, erfolgte eine übersteigerte epigenetische Antwort als Stressreaktion des Körpers. Als Folge dieser Überreaktion kommt es zu einer Öffnung der DNA und damit zur Aktivierung der Entwicklungsgene.
Die Wissenschaftler wollen nun mit weiteren Untersuchungen klären, ob sich die Beobachtungen bei Mäusen auch auf den Menschen übertragen lassen. Langfristig hoffen die Forscher, mit Hilfe von Nanopartikeln die Hox-Gene ganz gezielt hemmen zu können, um damit die Regeneration von Muskeln im Alter zu verbessern ohne pauschal alle Veränderungen am Epigenom zu vermindern, wie dies die Medikamente der bisherigen Generation tun.
Auch Stammzellen unterliegen dem Alterungsprozess
Wissenschaftler wissen heute, dass Stammzellen in beinahe allen Geweben vorhanden sind. Die sogenannten „Alleskönnerzellen“ sorgen dafür, dass sich Gewebe und Organe regenerieren, indem geschädigte Zellen durch neue Zellen ersetzt werden. Allerdings altern auch Stammzellen. Wie alle Zellen sind sie im Laufe des Lebens schädlichen Umwelteinflüssen ausgesetzt. In Stammzellen häufen sich daher ebenfalls Mutationen an.
Immunzellen beispielsweise erkennen gealterte Zellen und eliminieren diese. Die verschiedenen Zellen des Immunsystems wie T-Helferzellen, Makrophagen oder Granulozyten werden aus hämatopoetischen Stammzellen, den sogenannten Blutstammzellen, gebildet. Sammeln sich in den blutbildenden Stammzellen Mutationen an, können sich diese negativ auf die Arbeitsweise des ganzen Immunsystems mit all seinen Akteuren auswirken. Der Alterungsprozess beschleunigt sich, da geschädigte Zellen weiter im Körper verbleiben und ihr Platz nicht durch gesunde Zellen eingenommen werden kann. Alternsforscher vermuten, dass dieser Prozess zur Entstehung von Krankheiten wie Leukämie oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen beitragen könnte.
Junge Stammzellen lassen sich vorsorglich aufbewahren
Dank der Kryokonservierung gibt es die Möglichkeit, Stammzellen in den Kälteschlaf zu schicken. Dort kommen alle Prozesse in den Zellen nahezu zum Erliegen – auch der Alterungsprozess. Vor allem die jungen und besonders potenten Stammzellen aus dem Nabelschnurblut und dem Nabelschnurgewebe bieten sich für die Einlagerung für spätere medizinische Anwendungen an. Die sogenannten neonatalen Stammzellen können unmittelbar im Anschluss an die Geburt unkompliziert, risikolos und vollkommen schmerzfrei für Mutter und Kind gewonnen werden. Dazu muss nur die Nabelschnurvene punktiert und das stammzellreiche Nabelschnurblut aufgefangen werden. Dieses wird binnen 48 Stunden im Labor aufbereitet und anschließend eingefroren. Die Nabelschnur-Stammzellen sind während der Schwangerschaft kaum negativen Umwelteinflüssen wie Krankheiten, Medikamenten oder schädlicher Strahlung ausgesetzt gewesen und in der Regel frei von Bakterien, Viren und Pilzen. Durch das Einfrieren behalten die Stammzellen aus der Nabelschnur all ihre positiven Eigenschaften für viele Jahrzehnte bei. Im Ernstfall können sie umgehend aufgetaut werden und stehen dann für medizinische Anwendungen zur Verfügung. Studien belegen, dass die neonatalen Stammzellen nichts von ihrem Potenzial einbüßen und Regenerations- sowie Reparaturprozesse zuverlässig auch in einem gealterten Körper anstoßen.
Als größte und erfahrenste Stammzellbank im deutschsprachigen Raum bietet Vita 34 werdenden Eltern die Möglichkeit, die neonatalen Stammzellen des Nachwuchses aufzubewahren. Das Stammzelldepot ist im Ernstfall eine besondere Form der medizinischen Vorsorge. Bereits 30 Anwendungen von bei Vita 34 eingelagertem Nabelschnurblut zeigen, dass die Behandlungsmöglichkeiten mit Stammzellen längst keine ferne Science Fiction mehr sind.
Die Vita 34-Experten sind immer für Sie da. Wir beantworten Ihnen alle Fragen rund um die Einlagerung von Stammzellen aus der Nabelschnur, aber auch zum aktuellen Stand der Stammzellenforschung oder zu möglichen Stammzellentherapien. Sie erreichen uns über die kostenlose Hotline unter 00800 034 00 000, per Mail unter kundenservice@vita34.at oder nutzen Sie einfach die Chat-Option auf der Website.