Forscher entdecken einen Weg, um Zellen zu kontrollieren, die für die Geweberegeneration verantwortlich sind

Gewebestammzellen erneuern Gewebe, indem sie Tochterzellen produzieren, die entweder als Stammzellen verbleiben oder sich in spezialisierte Zellen wie Darm- oder Hautzellen differenzieren. Bestimmte Stammzellen besiegeln bereits bei der Teilung das Schicksal ihrer Tochterzellen. Forscher der Universität Helsinki haben herausgefunden, wie Stammzellen die Funktion ihrer Tochterzellen bei der Zellteilung steuern.

Wenn eine Stammzelle ihre aktiveren alten Mitochondrien in eine Tochterzelle überträgt, verliert diese Zelle ihre Fähigkeit zur Selbsterneuerung und wird in eine Zelle differenziert, die die Gewebefunktion aufrechterhält. Die andere Tochterzelle, die jüngere Mitochondrien erhält, setzt ihr Leben als Stammzelle fort und bleibt in der Lage, Gewebe immer wieder zu reparieren. Die Forscher fanden heraus, dass die älteren Mitochondrien, die von der differenzierten Tochterzelle geerbt wurden, besser darin sind, den Stoffwechsel basierend auf der Zellatmung aufrechtzuerhalten.

„Das Einschalten von Genen, die für Zellfunktionen von zentraler Bedeutung sind, bestimmt letztendlich die Identität von Zellen, aber der Stoffwechsel scheint die allererste Determinante ihres Schicksals zu sein“, sagt außerordentlicher Professor Pekka Katajisto vom Helsinki Institute of Life Science (HiLIFE) der Universität Helsinki.

„Als wir die Zellatmung einschränkten, indem wir die Menge eines einzigen in den alten Mitochondrien angereicherten Proteins reduzierten, blieben die Tochterzellen eigentlich selbsterneuernde Stammzellen“, sagt Doktorandin Julia Govenius (geb. Döhla) von der Universität Helsinki.

Dies zeigt, dass kleine Unterschiede in der mitochondrialen Qualität den gesamten Zellstoffwechsel und letztendlich das Schicksal der Zelle im Gewebe beeinflussen können.

„Die Selbsterneuerung von Stammzellen lässt sich durch überraschend kleine und zeitlich genau abgestimmte Stoffwechselveränderungen beeinflussen“, sagt Emilia Kuuluvainen, Forschungskoordinatorin des Center of Excellence in Stem Cell Metabolism. Diese Erkenntnis ist Teil der Grundlagenforschung, die die Grundlage für die Entwicklung neuartiger Wege zur Förderung der Geweberegeneration beispielsweise bei degenerativen Erkrankungen oder zur Beschleunigung der Erholung von Gewebeschäden bildet.