ArchivDeutsches Ärzteblatt33/2001Forschung mit adulten Stammzellen: Unentdeckte Potenziale im erwachsenen Gehirn

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Forschung mit adulten Stammzellen: Unentdeckte Potenziale im erwachsenen Gehirn

Dtsch Arztebl 2001; 98(33): A-2069 / B-1753 / C-1649

Richter, Eva A.

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LNSLNS Ein Forschungsansatz beruht darauf, die adulte Neurogenese zu stimulieren und zu steuern.

Auch im erwachsenen Gehirn entstehen noch neue Nervenzellen. Diese Erkenntnis macht sich ein Forschungsansatz in der Stammzellforschung zunutze. Die Vision: Ließe sich die adulte Neurogenese gezielt stimulieren, könnte man Zellersatz quasi „vor Ort“ herstellen. Neurologische Erkrankungen, die mit Zellverlusten einhergehen, ließen sich möglicherweise heilen – auch ohne Transplantation von Ersatzgewebe.
Die Erkenntnis, dass auch im adulten Gehirn noch neue Nervenzellen entstehen, führte vor wenigen Jahren zu einem Wandel der Lehrmeinung. Bis dahin hatte man angenommen, dass der Mensch zur Geburt mit einer gewissen Anzahl Gehirnzellen ausgestattet sei, die sich im Verlaufe des Lebens permanent reduzieren würde. Mögliche Endstation dieses Prozesses: Nervenzellmangel und Demenz. Inzwischen wurde jedoch auch im erwachsenen Gehirn die Entwicklung von neuen Nervenzellen beobachtet, bevorzugt im Bulbus olfactorius und im Hippocampus, einer Hirnregion, die entscheidend für Lern- und Gedächtnisvorgänge ist. Auch im Neocortex wurde bereits Neurogenese beobachtet.
„Bisher haben wir das Gehirn unterschätzt“
Dass sich das Gehirn auch noch im hohen Alter regenerieren kann, ermöglichen neuronale Stammzellen. Sie sind offenbar in allen Hirnregionen anzutreffen; in den meisten ruhen sie allerdings. „Die Neurogenese des erwachsenen Gehirns unterliegt einer subtilen funktionellen Regulation, wird aber auch von ererbten Faktoren bestimmt“, erläutert Dr. med. Gerd Kempermann, Leiter der Arbeitsgruppe „Neuronale Stammzellen“ am Max Delbrück Centrum für Molekulare Medizin (MDC), Berlin-Buch. Kempermann, Träger des Heinz-Maier-Leibnitz-Preises, untersucht die adulte Neurogenese im Hippocampus von Mäusen. Dabei habe sich gezeigt, dass sich die neuronalen Stammzellen im erwachsenen Gehirn ganz ähnlich verhalten wie die während der embryonalen Entwicklung. „Bisher haben wir die Fähigkeiten des erwachsenen Gehirns unterschätzt“, meint auch Dr. rer. nat. Georg Kuhn, Stammzellforscher im Neurobiologischen Labor der Universitätsklinik Regensburg. „Dabei sind prinzipiell alle Moleküle, die für die Regeneration benötigt werden, auch im Alter noch vor Ort vorhanden.“
Kuhn beschäftigt sich mit der molekularen Regulation der adulten Neurogenese in vivo. Eine Steigerung der Neurogenese sei prinzipiell auf zwei Wegen zu erreichen, erklärte Kuhn: einerseits durch eine Steigerung der Proliferation durch Wachstumsfaktoren; andererseits könnte man auch die Apoptose von jungen Neuronen gezielt verhindern. Kuhn beobachtete, dass zunächst eine „Überproduktion“ von Stammzellen und neuen Nervenzellen im Gehirn stattfindet. Diese würden einem enormen Selektionsdruck unterliegen. Im Hippocampus und im Bulbus olfactorius stürben dabei zehn bis 100 mal mehr Zellen ab als in anderen Hirnregionen. „Der Zelltod lässt sich beispielsweise durch das antiapoptotische Molekül Bcl-2 verhindern“, berichtet Kuhn. Versuche an der Maus hätten dies jedenfalls gezeigt.
Wachstumsfaktoren fördern
die adulte Neurogenese
„Die zweite Variante ist die direkte Stimulation der adulten Neurogenese durch exogen zugeführte Faktoren“, erklärt Kuhn. So würden Wachstumsfaktoren nach intracerebroventrikulärer Injektion auf Stammzellen wirken. „Die Gabe von Epidermalem Wachstumsfaktor (EGF) stimulierte massiv die Proliferation, besonders die von Gliazellen. Der Fibroblasten-Wachstumsfaktor (FGF-2) stimulierte die Proliferation dagegen in geringerem Ausmaß, förderte jedoch die neuronale Differenzierung“.
Die adulte Neurogenese ist zudem einer genetischen und funktionellen Regulierung unterworfen. Kempermann beobachtete, dass sich die Teilungsaktivität der neuronalen Stammzellen im erwachsenen Hippocampus zwischen verschiedenen angezüchteten Mausstämmen deutlich unterscheidet. „Unterschiedliche Gene beeinflussen bei konstanter Umwelt die Teilungsaktivität, das Überleben und die Differenzierung der Stammzellen“, so Kempermann. Vermutlich gäbe es auch Gene, die für die Wanderung der Zellen vom Teilungsort zu dem Ort, an dem sie gebraucht werden, für die Aussendung der Nervenzellfortsätze, die Ausbildung von Synapsen oder für die Integration in die bestehenden Schaltkreise verantwortlich sind. Sie alle seien potenziell beeinflussbar.
Therapieansatz:
„Neurogenese vor Ort“
Der Stammzellforscher untersuchte außerdem den Einfluss der Umwelt auf die Regulation der Stammzellen. Dabei konnte er zeigen, dass Mäuse, die in einer reizreichen Umgebung lebten, eine gesteigerte Neurogenese im Hippocampus hatten. Dabei setzten die verschiedenen Reize an unterschiedlichen Stufen der Regulation an. „Die adulte Neurogenese ist eingebunden in funktionelle Regelkreise und damit ein normaler physiologischer Prozess“, betont Kempermann. Viele Vorgänge im Gehirn seien viel veränderlicher, als man bisher gedacht habe. „Versteht man neurodegenerative Erkrankungen als Versagen der Plastizität, hat man einen neuen Therapieansatz“, erklärt Kempermann. Euphorie will er jedoch vorbeugen: Eine therapeutische Anwendung liege in weiter Ferne. „Zunächst müssen wir die Stammzellbiologie des erwachsenen Gehirns besser kennenlernen, um dann Möglichkeiten zu finden, die adulte Neurogenese gezielt zu beeinflussen.“ Dr. med. Eva A. Richter
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