Embryologie: Master-Stammzelle der Kardiogenese entdeckt

Mittwoch, 22. November 2006

Boston - Herzmuskel, Erregungsleitungssystem sowie die glatte Muskulatur und die Endothelien der Blutgefäße entstehen während der Embryonalphase aus einer einzigen Gruppe von Master-Zellen, denen jetzt US-Forscher auf die Spur gekommen sind. Die Publikation in Cell (Onlineausgabe) weckt therapeutische Hoffnungen, vorerst sind die Erkenntnisse aber nur für das Verständnis der Kardiogenese interessant.

Das Herz ist das erste Organ, das während der Embryonalentwicklung seine Funktion aufnimmt. Wohl auch deshalb sind kongenitale Schäden hier besonders häufig. Die schnelle Entwicklung wird möglich, weil das Herz, analog zum blutbildenden Gewebe im Knochenmark, von einer einzigen Art von Stammzellen gebildet wird. Diese Zellen haben jetzt Kenneth Chien und Mitarbeiter vom Harvard Stem Cell Institute in Boston unter Mitarbeit von Forschern der TU München entdeckt. Genauer genommen hatten Chien und Mitarbeiter die Master-Stammzelle bereits im letzten Jahr in einer Studie beschrieben.

Es handelt sich um die sogenannten “isl1+”-Zellen, die damals als Vorläuferzellen der Herzmuskeln erkannt wurden. Jetzt fanden die Forscher heraus, dass sich “isl1+”-Zellen nicht nur zu Herzmuskelzellen entwickeln. Sie können auch in glatte Muskelzellen differenzieren, die es im Herzen nur in den Wänden der Blutgefäße gibt. Chien gelang es zudem in einer Reihe von Experimenten, “isl1+”-Zellen in Zellen des Erregungsleitungssystems und in Endothelien zu verwandeln. Damit könnte das gesamte Herz auf diese Zellart zurückgeführt werden.

Während ihrer Differenzierung könnten die Zellen auch die Gestalt einer weiteren Stammzelle annehmen, die Stuart Orkin vom Children's Hospital Boston entdeckt hat. Es handelt sich um sogenannte „Nkx2.5+-Zellen“, benannt nach einem Gen, das nur im Herzen exprimiert wird. „Nkx2.5+“-Zellen verwandeln sich spontan in Herzmuskelzellen und in Zellen des Erregungsleitungssystems. Eine Untergruppe dieser Zellen, die „c-kit+Nkx2.5+“-Zellen, waren wiederum in der Lage, sich in Herzmuskelzellen und in die glatten Muskelzellen der Blutgefäße zu differenzieren.

Die Beziehung der beiden Stammzellen zueinander ist noch unklar. Die eine könnte die Folgezelle der anderen sein oder beide könnten auch nebeneinander existieren. Sie stammen nämlich aus zwei unterschiedlichen Zellpools oder Herzfeldern („heart field“), wie die Embryologen sagen. Aus dem ersten Herzfeld entwickelt sich das linke und aus dem zweiten Herzfeld das rechte Herz.

Wie üblich „würzen“ die Forscher ihre Entdeckung mit dem Hinweis auf potenzielle therapeutische Anwendungen. Dazu müssten die Zellen zunächst einmal beim Menschen nachgewiesen und – was weitaus schwieriger sein dürfte – aus embryonalen Stammzellen des Herzen angezüchtet werden. Bis dahin dürfte es aber noch ein weiter Weg sein. © rme/aerzteblatt.de