Mehr hämatopoetische Stammzellen als angenommen

Körper verfügt über ein Reservoir von 50.000 bis 100.000 Blutstammzellen

Wie viele Blutstammzellen besitzt ein Mensch eigentlich? Auf diese Frage konnten Forscher bislang nur mit einem Schulterzucken antworten. Die genaue Anzahl war nicht bekannt. Es gab lediglich ganz grobe Schätzungen und darauf basierende Hochrechnungen. Eine neue Analyse kommt zu dem Ergebnis, dass im menschlichen Körper etwa zehnmal mehr hämatopoetische Stammzellen zirkulieren als bislang angenommen. Ein Erwachsener besitzt demnach 50.000 bis 200.000 dieser für den Nachschub von Blutzellen verantwortlichen „Alleskönnerzellen“. Die Methode, mit der die Zellzahl geschätzt wurde, könnte helfen, die Krankheiten des blutbildenden Systems wie z. B. Leukämie besser zu verstehen.

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Der Blutstrom ist unerlässlich für den Organismus, denn die roten Blutkörperchen sind für den Sauerstofftransport zuständig, die Blutplättchen sorgen für die Blutgerinnung und die weißen Blutkörperchen patrouillieren als „Abwehrspezialisten“, um Eindringlinge zu entdecken und zu eliminieren. Gibt es Probleme mit der Blutbildung, so herrscht schnell Lebensgefahr. Damit täglich Milliarden von neuen Blutzellen gebildet werden können, gibt es die hämatopoetischen Stammzellen.

 

 

Das Knochenmark ist für das Überleben des Menschen besonders wichtig, denn hier werden tagein tagaus neue Blutzellen gebildet – sowohl die roten Blutkörperchen (Erythrozyten) und die Blutplättchen (Thrombozyten) als auch die weißen Blutkörperchen (Leukozyten) mit ihren spezifischen Abwehrzellen. Der beständige Nachschub an neuen Blutzellen ist dringend notwendig, denn viele Blutzellen haben eine sehr geringe Lebensdauer. Sie müssen daher immerfort ersetzt werden. Für die Produktion zuständig sind die hämatopoetischen Stammzellen, die sich differenzieren und im ersten Schritt zu myeloischen oder lymphatischen Stammzellen entwickeln. Aus ihnen entstehen dann wiederum die verschiedenen Blutzelltypen. Die Stammzellnische für die hämatopoetischen Stammzellen ist das Knochenmark. Nur in dieser speziellen Umgebung können sich die Wunderzellen vermehren und zu jedem beliebigen Blutzelltyp heranreifen.

 

Blutbildung (Hämatopoese) ist lebenswichtig

Obwohl das Zusammenspiel von Blutstammzellen und Stammzellnische Knochenmark so enorm wichtig für die Hämatopoese ist, wissen Forscher erstaunlich wenig über die zugrundeliegenden Prozesse. So ist bis heute nicht ganz geklärt, was dazu führt, dass manche Menschen an Leukämie erkranken und andere nicht. Selbst ganz grundlegende Fragen konnte die Wissenschaft bislang nicht zufriedenstellend beantworten – beispielsweise die harmlose Kinderfrage: Wie viele Blutstammzellen besitzt ein Mensch überhaupt?

Alle bisherigen Daten und Antworten beruhten auf Schätzungen, die anhand von Studien mit Mäusen, Katzen oder Affen approximiert wurden. Wissenschaftler vom Wellcome Trust Sanger Institute in Hixton (Großbritannien) wollten es nun deutlich genauer wissen. Sie schätzten die Zahl der hämatopoetischen Stammzellen anhand menschlicher Daten.

 

Fingerabdrücke von hämatopoetischen Stammzellen genommen

Um an diese Datengrundlage zu gelangen, musste das Genom von 140 Stammzellkolonien analysiert werden. Das Zellmaterial entnahmen die britischen Forscher einem gesunden, 59 Jahre alten Mann. Im Erbgut der Stammzellen suchten die Wissenschaftler dann nach natürlich auftretenden Mutationen. Der Trick an der Sache: Bestimmte Abschnitte im Mutationsprofil sind für eine einzelne Blutstammzellen soetwas wie der Fingerabdruck beim Menschen oder der Barcode auf Produkten: Sie sind einzigartig und charakteristisch. Jede Mutterstammzelle gibt ihr Mutationsprofil an ihre beiden Tochterstammzellen weiter und diese wiederum an ihre Nachkommen. Am Ende tragen auch die ausdifferenzierten Blutzellen den Abstammungsnachweis von ihrer Mutterstammzelle in sich. So lassen sich Verwandtschaftsbeziehungen identifizieren und analysieren. Durch ihre Fahndung nach den Mutationen, konnten die Wissenschaftler nicht nur bestimmen, welche Blutzellen denselben Barcode in sich tragen, sondern auch wie viele Blutzellen.

 

Rekonstruktion des Familienstammbaums erlaubt auch Schätzung der Anzahl an Stammzellen

Dank des zellulären „Familienstammbaums“ lässt sich rekonstruieren, wie sich Blutstammzellen vermehren. Auf Basis dieses Wissens lässt sich dann auch die Populationsgröße abschätzen. Die Forscher aus Hixton kommen zu dem Schluss, dass ein gesunder Erwachsener zwischen 50.000 und 200.000 hämatopoetische Stammzellen besitzt. Die jetzt ermittelte Zahl ist zehnmal höher als die Zahlen, von denen Wissenschaftler bislang ausgingen.

Die Studie konnte auch anhand der Anhäufung von bestimmten Mutationen zeigen, wie sich die Stammzellenzahl im Laufe der Zeit – von der Geburt bis ins hohe Alter hinein – entwickelt. In der Kindheit nimmt die Zahl der Blutstammzellen stetig zu. Im Jugendalter wird ein Plateau erreicht. Ab dann bleibt die Zahl der hämatopoetischen Stammzellen relativ konstant, d. h. auf gleichem Niveau.

 

Besseres Verständnis durch die Analyse-Methode erhofft

Die Methode zur Analyse von Stammzellen könnte auch helfen, die Ursachen für die Entstehung von Leukämie oder anderen Krankheiten des hämatopoetischen Systems besser zu verstehen. Die Forscher können durch den zellulären Familienstammbaum nicht nur sagen, wie viele Blutstammzellen existieren. Sie können auch bestimmen, wie sie miteinander verwandt sind und welche Stammzellen welche Blutzellen produzieren.

Bei Leukämiepatienten könnten so jene Zellen herausgefiltert werden, die die gesunden Zellen ausstechen und damit den Blutkrebs befördern. Das hilft nicht nur beim besseren Verständnis der Krankheit. Es würde möglicherweise auch besser erklärbar machen, warum bestimmte Stammzellentherapien effektiver sind und andere nicht so.

 

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