Seneszente Zellen, die oft als „Zombie“-Zellen bezeichnet werden, werden seit langem mit Alterung und Krankheit in Verbindung gebracht. Eine neue Studie des Zentrums für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) der TU Dresden trägt jedoch zu einer wachsenden Zahl von Beweisen bei, dass nicht alle seneszenten Zellen schädlich sind.
Die von Dr. Maximina Yun geleitete Studie zeigt, dass diese Zellen eine positive Rolle bei der Regeneration spielen können. Ihr Team fand heraus, dass seneszente Zellen die Muskelbildung in sich regenerierenden Salamandergliedern ankurbeln. Ihre Ergebnisse zeigen eine neue Rolle für seneszente Zellen und erweitern das Verständnis der frühen Ereignisse im Regenerationsprozess. Die Forschung wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Alternde Zelle.
Seneszente Zellen sind Zellen, die sich als Reaktion auf zellulären Stress dauerhaft nicht mehr teilen, aber nicht abgestorben sind. Mit zunehmendem Alter des Organismus nimmt die Anzahl der seneszenten Zellen im Körper zu. Diese Akkumulation gilt derzeit als eines der Kennzeichen des Alterns und wurde mit einer Vielzahl von Krankheiten, einschließlich Krebs, in Verbindung gebracht. Die wahre Natur dieser Zellen kann jedoch komplexer und kontextabhängiger sein.
Eine wachsende Zahl von Beweisen deutet darauf hin, dass seneszente Zellen auch positive Auswirkungen haben können, wie z. B. die Wundheilung oder die Verhinderung von Gewebenarben. „Vor einigen Jahren fand unsere Gruppe heraus, dass seneszente Zellen in Schlüsselstadien der Gliedmaßenregeneration des Salamanders vorhanden waren. Interessanterweise fanden andere Gruppen diese Zellen anschließend in anderen Regenerationskontexten, einschließlich bei Säugetieren. Wir wollten daher herausfinden, ob diese Zellen dazu beitragen keine Möglichkeit, sich selbst zu regenerieren“, erklärt Dr. Maximina Yun, Forschungsgruppenleiterin am Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) und am Exzellenzcluster Physik des Lebens (PoL) der TU Dresden und des Max-Planck-Instituts für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG).
Seneszente Zellen fördern die Regeneration
Die Forscher in Yuns Gruppe untersuchen Salamander. Diese Tiere haben einzigartige Regenerationsfähigkeiten und sind in der Lage, viele Organe ihres Körpers, einschließlich verlorener Gliedmaßen, nachwachsen zu lassen. „Die Gliedmaßenregeneration von Salamandern ist ein faszinierender Prozess. Innerhalb weniger Wochen wachsen ihnen wieder voll funktionsfähige Gliedmaßen nach“, erklärt Dr. Yun.
Um zu überprüfen, ob das Vorhandensein seneszenter Zellen den Regenerationsprozess der Gliedmaßen beeinflusst, fanden Forscher der Yun-Gruppe einen Weg, die Anzahl seneszenter Zellen in der Wunde zu modulieren. Das Team beobachtete, dass das Vorhandensein alternder Zellen den Regenerationsprozess verstärkte.
„Als mehr seneszente Zellen in der Wunde vorhanden waren, entwickelten die Tiere eine größere Regenerationsknospe oder – wie wir es nennen – Blastem. Dies ist eine Ansammlung von Zellen, die alle benötigten Gewebe in der neuen Extremität bilden werden. Je größer Blastem, desto mehr Zellen sind vorhanden, um die Extremität nachwachsen zu lassen, und desto schneller ist der Regenerationsprozess. Das Vorhandensein von seneszenten Zellen scheint den Regenerationsprozess zu „befeuern“, sagt Dr. Yun.
„Zombie“-Signalisierung fördert neue Muskelzellen
Bei genauerer Betrachtung des Blastems mit und ohne Einfluss der seneszenten Zellen entdeckte das Yun-Team einen neuen Mechanismus, der den Regenerationsprozess verbessert, und stellte fest, dass das Vorhandensein seneszenter Zellen die Anzahl der sich regenerierenden Muskelzellen erhöhte. Sie zeigten, dass seneszente Zellen Faktoren absondern, die benachbartes Muskelgewebe dazu anregen, einen Entwicklungsschritt zurückzugehen und neue Muskeln zu produzieren.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass seneszente Zellen die Zell-Zell-Kommunikation nutzen, um den Regenerationsprozess zu beeinflussen. Sie sezernieren Moleküle, die reifen Muskelfasern signalisieren, sich in Muskelvorläuferzellen zu dedifferenzieren. Diese Zellen können sich sowohl vermehren als auch zu neuen Muskelzellen differenzieren und dadurch verstärken der Regenerationsprozess. Diese Signalisierung scheint ein wichtiger Teil der Förderung der Regeneration zu sein“, sagt Dr. Yun.
Vorerst konzentrierte sich die Gruppe auf Muskeln, eines der wichtigsten Gewebe in der regenerierenden Extremität. Das Team untersucht jedoch bereits, ob die Signalübertragung alternder Zellen auch zur Regeneration anderer Gewebe beiträgt.
Lehren von den Salamandern
Yuns Gruppe arbeitet mit den Salamandern zusammen, um Regenerations- und Alterungsprozesse zu untersuchen. „Salamander sind eine der wenigen Tierarten, die dem natürlichen Alterungsprozess zu trotzen scheinen. Sie entwickeln keine typischen Alterserscheinungen und häufen keine altersbedingten Krankheiten wie Krebs. Sie haben auch außergewöhnliche Heilkräfte“, sagt Dr. Yun . Die Tiere können fast jedes Organ in ihrem Körper regenerieren.
Das Studium von Salamandern hilft Dr. Yun und ihren Kollegen am CRTD, die Prinzipien des Regenerationsprozesses zu verstehen, und kann langfristig dazu beitragen, das Rätsel zu lösen, warum Menschen nur sehr begrenzte Regenerationsfähigkeiten haben.
Mehr Informationen:
Hannah E. Walters et al, Seneszente Zellen verbessern die Regeneration von Molchgliedern, indem sie die Muskeldedifferenzierung fördern, Alternde Zelle (2023). DOI: 10.1111/acel.13826