Mesenchymale Stammzelle

Mesenchymale Stammzellen (Mesenchymal stem cells, MSC) sind multipotente Vorläuferzellen verschiedener Zelltypen, die sich vom Mesenchym ableiten. Sie können sich unter anderem in Osteoblasten (Knochenzellen), Chondrozyten (Knorpelzellen), Myozyten (Muskelzellen) und Adipozyten (Fettzellen) differenzieren[1]. Außerdem konnte eine Differenzierung in Neurone, Astrozyten und Oligodendrozyten (Zellen des Nervensystems) beobachtet werden.[2]

Definition

Mesenchymale Stammzellen besitzen ein hohes Proliferations- und Differenzierungspotential. Adulte Mesenchymale Stammzellen tragen zur Aufrechterhaltung und Regeneration des Stütz- und Bindegewebes, wie Knochen, Knorpel, Muskel, Bändern, Sehnen und Fettgewebe bei. Darüber hinaus unterstützen sie Wachstum und Entwicklung der Vorläuferzellen des Blutes im Knochenmark (Hämatopoese).

Charakteristika

MSC lassen sich aus fast allen Geweben (Knochenmark, Knorpel, Fettgewebe, Muskel, Lebergewebe, Blut, Amnionflüssigkeit) isolieren. Aufgrund des sehr hohen MSC-Anteils sowie der guten Zugänglichkeit werden MSC gerne aus dem Fettgewebe (z. B. aus Liposuktionsaspiraten) isoliert. Wegen der Heterogenität der Aufreinigungen wird heute der Begriff Mesenchymale Stamm/Stroma-Zellen (statt Mesenchyle Stammzellen) von der wissenschaftlichen Gemeinde bevorzugt. MSC lassen sich kultivieren und in vitro in unterschiedliche Zellen und Gewebe ausdifferenzieren. Die spezifische funktionale Differenzierung lässt sich durch Aktivierung bzw. Unterdrückung von Genen aktiv steuern; dabei kommt es zur die Hämatopoese unterstützenden Bildung von Knochenmarksstroma oder sie differenzieren in osteogene, chondrogene oder adipogene Zellen.

Zudem sind ausdifferenzierte MSC in der Lage, sich in ein anderes Gewebe zu transformieren und sich an neuartige Umgebungsbedingungen anzupassen. Signalgeber für diese Regenerations- und Wachstumsprozesse sind Zell-Zell-Kontakte und die Sekretion von Wachstumsfaktoren und Zytokinen.

Klinische Bedeutung

Die Gewinnung erfolgt zumeist aus dem Knochenmark (Aspiration aus Beckenkamm, auch Schienbein oder Oberschenkelknochen). Bei der Stammzelltransplantation werden die blutbildenden Bestandteile aus dem Knochenmark (oder auch dem peripheren Blut) auf den zuvor durch Ganzkörperbestrahlung oder Hoch-Dosis-Chemotherapie behandelten Tumorpatienten übertragen; dabei spielen die MSC für den Wiederaufbau des zerstörten Knochenmarks eine wesentliche Rolle.

Tumore, die sich vermutlich von den MSC ableiten, nennen sich Weichteilsarkome; sie können im Prinzip überall im Körper entstehen und machen etwa 6 % aller Krebserkrankungen im Kindes- und Jugendalter aus.

Literatur

J. H. Bennett, C. J. Joyner, J. T. Triffitt, M. E. Owen: Adipocytic cells cultured from marrow have osteogenic potential. In: J Cell Sci. Band 99, Pt 1, 1991, S. 131–139, PMID 1757497.
M. Galotto, G. Campanile, G. Robino, F. D. Cancedda, P. Bianco, R. Cancedda: Hypertrophic chondrocytes undergo further differentiation to osteoblast-like cells and participate in the initial bone formation in developing chick embryo. In: J Bone Miner Res. Band 9, Nr. 8, 1994, S. 1239–1249, PMID 7976506.
M. F. Pittenger, A. M. Mackay, S. C. Beck, R. K. Jaiswal, R. Douglas, J. D. Mosca, M. A. Moorman, D. W. Simonetti, S. Craig, D. R. Marshak: Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. In: Science. Band 284, Nr. 5411, April 1999, S. 143–147, PMID 10102814.
K. C. Kemp, J. Hows, C. Donaldson: Bone marrow-derived mesenchymal stem cells. In: Leukemia & Lymphoma. Band 46, Nr. 11, 2005, S. 1531–1544, PMID 16236607.
J. Treuner, I. Brecht: Weichteilsarkome. In: H. Gadner, G. Gaedicke, C. H. Niemeyer, J. Ritter (Hrsg.): Pädiatrische Hämatologie und Onkologie. Springer-Verlag, 2006, ISBN 3-540-03702-0, S. 865.
E. Z. Keung, P. J. Nelson, C. Conrad (2013): Concise review: genetically engineered stem cell therapy targeting angiogenesis and tumor stroma in gastrointestinal malignancy. In: Stem Cells. 31(2), S. 227–235. PMID 23132810, doi:10.1002/stem.1269

Einzelnachweise

Nils H. Nicolay, Ramon Lopez Perez, Rainer Saffrich, Peter E. Huber: Radio-resistant mesenchymal stem cells: mechanisms of resistance and potential implications for the clinic. In: Oncotarget. Band 6, Nr. 23, 8. Juni 2015, ISSN 1949-2553, S. 19366–19380, doi:10.18632/oncotarget.4358 (oncotarget.com [abgerufen am 15. November 2017]).
Cindy T.J. van Velthoven, Annemieke Kavelaars, Cobi J. Heijnen: Mesenchymal stem cells as a treatment for neonatal ischemic brain damage. In: Pediatric Research. Band 71, Nr. 4-2, 8. Februar 2012, ISSN 1530-0447, S. 474–481, doi:10.1038/pr.2011.64 (nature.com [abgerufen am 15. November 2017]).

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[1] Nils H. Nicolay, Ramon Lopez Perez, Rainer Saffrich, Peter E. Huber: Radio-resistant mesenchymal stem cells: mechanisms of resistance and potential implications for the clinic. In: Oncotarget. Band 6, Nr. 23, 8. Juni 2015, ISSN 1949-2553, S. 19366–19380, doi:10.18632/oncotarget.4358 (oncotarget.com [abgerufen am 15. November 2017]).

[2] Cindy T.J. van Velthoven, Annemieke Kavelaars, Cobi J. Heijnen: Mesenchymal stem cells as a treatment for neonatal ischemic brain damage. In: Pediatric Research. Band 71, Nr. 4-2, 8. Februar 2012, ISSN 1530-0447, S. 474–481, doi:10.1038/pr.2011.64 (nature.com [abgerufen am 15. November 2017]).