Herzgewebe aus Stammzellen auf Gemüse-Blättern kultivieren

Ersatzteile fürs Herz sollen auf Spinat wachsen

An den Methoden, menschliche Organe im Labor zu züchten, arbeiten Forscher aus aller Welt fieberhaft. Nun könnte ein wichtiger Durchbruch gelungen sein, denn damit das neue Gewebe wachsen und gedeihen kann, müssen die aus Stammzellen ausdifferenzierten Gewebezellen mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt werden. Dazu ist ein verzweigtes System von Blutgefäßen unerlässlich.

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Es klingt wie ferne Science-Fiction, aber Spinat könnte Herzinfarkt-Patienten tatsächlich das Leben retten. Denn die feinen Kapillarstrukturen der Spinatblätter wollen Forscher nutzen, um darauf aus Stammzellen kultivierte Herzmuskelzellen anzusiedeln. Das so entstehende Herzmuskelgewebe könnte in den bei einem Herzinfarkt geschädigten Herzmuskel implantiert werden. Dank der feinen Blutgefäße wäre eine Versorgung der Zellen gewährleistet. So ließe sich die volle Pumpleistung des „Lebensmotors“ wiederherstellen.

 

Bislang jedoch war es unmöglich, im Labor ein feines und weitverästeltes Netz aus Blutgefäßen künstlich herzustellen. Die kleinen Kapillaren haben weniger als einen Millimeter Durchmesser. Solch feinste Strukturen kann bislang und auch in absehbarer Zeit kein 3D-Drucker darstellen. Die Natur allerdings schon und genau diese wollen die Forscher des Worcester Polytechnic Institute (WPI), einer privaten Universität in Worcester (Massachusetts/USA), für ihre Zwecke einspannen. Gemeinsam mit den Kollegen der University of Wisconsin-Madison und der Arkansas State University möchten sie das feine Kapillarsystem von Spinatblättern als Blaupause nutzen, um darauf das menschliche Herzgewebe zu kultivieren. So verrückt die Idee im ersten Augenblick auch klingen mag, sie funktioniert tatsächlich. Spinat macht nicht nur Popeye stark. Das Gemüse könnte auch Herzinfarkt-Patienten schneller auf die Beine bringen und die schweren Folgen eines Herzinfarkts wie die chronische Herzinsuffizienz eindämmen.

Den Beweis treten die Wissenschaftler direkt mit diesem Video an:

 

Geniale Natur: Ganz ähnliche Transportstrukturen bei Pflanzen und Tiere

Obwohl Pflanzen und Tiere ganz verschieden sind, um Flüssigkeiten, Chemikalien und Moleküle transportieren zu können, hat die Evolution hier ganz ähnliche Strukturen entwickelt. Die Blattadern eines Spinatblattes ähneln in ihrer Struktur den Blutgefäßen des menschlichen Herzens.

Um die erforderlichen Blutgefäße züchten zu können, wuschen die Wissenschaftler die Spinatblätter so lange aus, bis nur noch die Zellulose, also das Gerüst der pflanzlichen Zellwände, übrigblieb. Der ganze Vorgang dauerte mehrere Tage. Am Ende blieben keine Spinatzellen übrig, nur das Grundgerüst des Blattes. Die Zellulose bildet unter anderem ein ganz feines Netzwerk von Gefäßen. In diese Gefäße füllten die Forscher eine Flüssigkeit, die ganz ähnlich dem menschlichen Blut zusammengesetzt war. So sollte sichergestellt werden, dass die feinen Kapillaren groß genug waren für das Passieren von menschlichen Blutzellen. Die ausgewaschenen Blätter wurden im nächsten Schritt mit Herzmuskelzellen besiedelt, die die Wissenschaftler aus Stammzellen kultivierten. Bereits nach wenigen Tagen begannen die „Herz-Blätter“ zu schlagen. Sie schlugen aus eigenem Antrieb über einen Zeitraum von mehr als 21 Tagen. Die Kontraktionen würden auch Blut weiterleiten, womit die Versorgung der Zellen sichergestellt wäre.

 

Nach einem Herzinfarkt könnte Spinat tatsächlich Leben retten

In Zukunft könnten also Spinatblätter die Basis für neues Herzgewebe bilden und somit Leben retten. Die amerikanischen Forscher hoffen, dass sich aus mehreren Spinatblättern übereinander die Schichten eines gesunden Herzmuskels nachbilden lassen. Damit könnte Herzinfarkt-Patienten geholfen werden, denn bei einem Infarkt stirbt durch die Minderdurchblutung gesundes Herzmuskelgewebe ab und wird durch Narbengewebe ersetzt. Dieses Narbengewebe behindert die Pumpleistung des Herzens. Es kommt zur Herzschwäche.

Weitere Untersuchungen müssen zunächst noch den Nachweis erbringen, wie die Pflanzengefäße mit den vorhandenen Gefäßstrukturen am Herzen verbunden werden können und ob das Zellulosegerüst der Spinatblätter unerwünschte Immunreaktionen hervorruft. Vielleicht schlägt in Zukunft in so mancher Brust nicht ein Herz für Spinat, sondern ein Herz aus Spinat.

 

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