Adulte Stammzellen: Täglich Nachschub für den Körper

Adulte Stammzellen erzeugen täglich Milliarden von Körperzellen - ein Mensch könnte ansonsten kaum überleben. Doch nicht jedes Organ profitiert davon.

Die Haut erneuert sich einmal im Monat, die Schleimhaut des Darms in weniger als einer Woche, und das Knochenmark bildet 300 Milliarden Blutzellen pro Tag. Die Leber kann fast auf die Hälfte schrumpfen und wächst wieder nach; Skelett-Muskel bauen sich - je nach Training - fast im Wochen­rhythmus auf und wieder ab.

Adulte Stammzellen im Körper

Der menschliche Körper kann sich erstaunlich gut regenerieren - dank der kleinen aber aktiven Schar von adulten Stammzellen. Äußerlich unterscheiden sie sich kaum von anderen Zellen, die inneren Werte sind wichtig: Das Potenzial, sich ein Menschenleben lang zu teilen und unterschiedliche Zellen zu erzeugen.

Entwicklung in der Nische

Die Nachkommen einer Stammzell-Teilung können sich weiter­entwickeln (oder ausdifferenzieren) und dabei die Eigen­schaften von fertigen Gewebezellen annehmen. Aller­dings entstehen nur Zellen eines einzigen Gewebes - entweder Blut oder Haut oder Darm. Die Fähigkeit, unter­schiedliche Zellen eines Gewebes zu bilden, nennt man multipotent; sie ist das entscheidende Merkmal der adulten Stammzellen.

Adulte Stammzellen erledigen ihre Aufgabe nicht allein, sie sind auf die Hilfe ihrer unmittelbaren Umgebung angewiesen - der Stammzellnische. Die Zellen in dieser Nische setzen Wachstumsfaktoren und andere Substanzen frei, welche die Multipotenz der Stammzellen aufrecht erhalten.

Manchmal haben diese Nischen einen festen Platz: In den Zotten des Dünndarms sitzen die Stammzellen nahe der Basis (siehe Abbildung links), und die Zellen links und rechts sind Teil der Stammzellnische.

Stammplatz: Im menschlichen Dünndarm sitzen die Stammzellen an der Basis der Zotten (mit Pfeilen markiert). (Quelle: Olsen Hult et al., PLoSONE 2011)

Entfernen sich Stammzellen aus ihrer Nische, verlieren sie ihre besonderen Eigenschaften. Die Differenzierung zu Gewebezellen setzt unwiderruflich ein, das Ende der Entwicklung ist erreicht. Manchmal tritt dabei eine Übergangsform auf: die Vorläuferzellen oder Progenitoren. Diese haben ähnliche Eigenschaften wie adulte Stammzellen, aber ein reduziertes Teilungspotential und eine kürzere Lebensdauer. In der Praxis ist der Unter­schied zwischen Vorläufer- und Stammzellen meist so klein, so dass beide unter dem Begriff Stammzellen zusammen­gefasst werden.

Weder Herz noch Hirn

Allerdings werden nicht alle Organe gleichermaßen regeneriert. Das Paradebeispiel dafür ist das Gehirn, von dem man lange dachte, es würde überhaupt nicht erneuert. Im Hirn von Mäusen jedoch fand man kürzlich zwei Stammzell-Nischen, die bis ins hohe Alter neue Nerven­zellen produzieren. Aller­dings ist noch unklar, ob das auch für den Menschen gilt: Zumindest eine dieser Nischen ist nur bei Kleinkindern aktiv, sie stellt nach etwa 18 Monaten die Arbeit ein1.

Ähnlich umstritten ist auch die Existenz von Stammzellen im Herzen. Zwar kann ein erwachsenes Herz - in begrenztem Umfang - neues Gewebe bilden, aber das erledigen möglicher­weise die Herzmuskelzellen selber. Und eventuell gehört auch die Bauchspeicheldrüse zu den Organen, die ohne adulte Stammzellen auskommen müssen.

Der menschliche Körper besteht aus etwa 220 unter­schiedlichen Geweben, und jedes könnte Stammzellen beherbergen - oder auch nicht. Forscher können diese Zellen nur schwer identifizieren, und um sich sicher zu sein, müssen sie auch das Wachstums- und Teilungs­potenzial bestimmt. Dann erst kann man sich der größten Herausforderung zuwenden: Die Fähigkeiten der adulten Stammzellen für die Medizin zu nutzen.