Die Verjüngung von Hirnstammzellen könnte der Schlüssel für zukünftige MS-Behandlungen sein
Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, ältere Hirnstammzellen bei Ratten jugendlicher zu machen. Die Entdeckung könnte zu verbesserten Behandlungen für altersbedingte Krankheiten führen, die das Gehirn und das Nervensystem beeinträchtigen.
Die Forschung befasst sich mit Oligodendrozyten-Vorläuferzellen (OPCs), die eine Art Stammzelle oder unreife Zelle sind. OPCs sind wichtig für das gesunde Funktionieren des Gehirns und des restlichen Zentralnervensystems.
OPCs reifen oder differenzieren zu Oligodendrozyten, den Zellen, die die Myelinhülle produzieren, die die Nervenfasern umgibt und die von ihnen übertragenen elektrischen Signale bewahrt.
Die Zerstörung des Myelins ist ein charakteristisches Merkmal der Multiplen Sklerose (MS), und altersbedingte Veränderungen der OPCs tragen zum Prozess bei. Altern kann auch die OPC-Funktion bei gesunden Personen verringern.
Forscher an der Universität von Cambridge in Großbritannien fanden heraus, dass eine zunehmende Steifheit des alternden Gehirns die Funktion von OPCs beeinträchtigt.
Als sie OPCs von älteren Ratten in das Gehirn jüngerer Ratten transplantierten, begannen die gealterten OPCs wie jugendliche OPCs zu funktionieren.
Versteifung der Stammzellnische
Das Team stellte schließlich fest, dass der Funktionsverlust in den OPCs auf etwas zurückzuführen ist, das in ihrer Mikroumgebung oder in der „Nische“ der Stammzellen passiert.
"Hier zeigen wir", schreiben die Autoren kürzlich Natur Papier, "dass sich die OPC-Mikroumgebung mit dem Alter versteift und dass diese mechanische Veränderung ausreicht, um einen altersbedingten Funktionsverlust von OPCs zu verursachen."
Es scheint, dass die Stammzellnische die altersbedingten Veränderungen der „chemischen und mechanischen Signale“ widerspiegelt, die sie an die darin befindlichen OPCs sendet.
Sobald die transplantierten gealterten OPCs spürten, dass sie sich in einer jugendlicheren, weicheren Umgebung befanden, begannen sie, sich eher wie kräftige, jüngere OPCs zu verhalten.
Um genauer zu untersuchen, was vor sich ging, führte das Team einige Laborexperimente mit OPCs und „biologischen und synthetischen Gerüsten durch, um die Steifheit junger Gehirne nachzuahmen“.
"Molekular und funktionell verjüngt"
Die Forscher beobachteten, dass sie sich, als sie gealterte OPCs auf Gerüsten aus weichem Material züchteten, eher wie jugendliche OPCs verhielten.
Die gealterten OPCs wurden "molekular und funktionell verjüngt", weil sie sich auf dem weicheren Material befanden.
Umgekehrt haben junge OPCs auf Gerüsten aus steiferem Material dazu geführt, dass sie sich wie ältere verhalten.
"Wir waren fasziniert", sagt der Co-Senior-Studienautor Dr. Kevin J. Chalut, "zu sehen, dass die Zellen, als wir jung wurden und funktionierende Hirnstammzellen auf dem steifen Material aufwuchsen, dysfunktional wurden und ihre Fähigkeit zur Regeneration verloren." Tatsache begann wie gealterte Zellen zu funktionieren. “
Dr. Chalut arbeitet am Department of Physics und am Stem Cell Institute der University of Cambridge.
Er stellt jedoch fest, dass das interessantere Ergebnis darin bestand, die alten OPCs im weichen Material wachsen zu sehen und wie „sie anfingen, wie junge Zellen zu funktionieren - mit anderen Worten, sie wurden verjüngt“.
"Dies schlägt einen neuen Weg vor, um den altersbedingten Funktionsverlust in diesem wichtigen Stammzellsystem außer Kraft zu setzen", fügt er hinzu.
Piezo1 signalisiert Nischensteifigkeit
Weitere Untersuchungen veranlassten Dr. Chalut und seine Kollegen, sich auf einen „mechanisch reagierenden Ionenkanal“ namens Piezo1 zu konzentrieren, ein Protein, das sich auf der Oberfläche von OPCs befindet. Sie fanden heraus, dass Piezo1 den OPCs sagt, ob ihre Nische steif oder weich ist.
Als sie die Reaktion gealterter OPCs ohne Piezo1 testeten, stellten die Forscher fest, dass sich die Stammzellen wie jugendliche OPCs verhielten, selbst wenn sie auf dem steiferen Gerüstmaterial wuchsen.
Sie fanden auch heraus, dass das Löschen von Piezo1 in den OPCs im Gehirn gealterter Ratten dazu führte, dass sich die Stammzellen so verhielten, als wären sie wieder jung. Die Zellen nahmen ihre normale Regenerationsfähigkeit wieder auf.
Die MS Society, eine eingetragene Wohltätigkeitsorganisation in England und Wales in Großbritannien, hat die Studie mitfinanziert. Ihre Forschungsdirektorin, Dr. Susan Kohlhaas, sagt, dass die Ergebnisse „wichtige Auswirkungen“ auf die Behandlung von MS haben.
"MS ist unerbittlich, schmerzhaft und behindernd, und Behandlungen, die die Anhäufung von Behinderungen im Laufe der Zeit verlangsamen und verhindern können, sind dringend erforderlich."
Dr. Susan Kohlhaa
