Zuletzt aktualisiert am 21. Januar 2023 um 22:31
Beschichtung schützt vor hemmenden Zytokinen
Viele Kosmetikprodukte werben heute mit der Anti-Aging-Wirkung von Hyaluronsäure. Dieses Zuckermolekül ist unter anderem in der Haut stark vertreten. Hyaluronsäure kann Wasser binden und so für ein pralles Aussehen der Hautoberfläche sorgen. Auch in den Augen und den Gelenken ist Hyaluronsäure unverzichtbar.
Eine neue Studie im Wissenschaftsmagazin Science fügt zu den bekannten Wirkungen eine weitere Funktion hinzu: Hyaluronsäure kann beim Aufbau von Muskelzellen helfen. Ein Team internationaler Forscher hat herausgefunden, dass Hyaluronsäure nach Verletzungen die Muskelstammzellen aktivieren kann. Diese Stammzellen können dann die notwendigen Reparaturen im Muskelgewebe veranlassen.
Diese neue Erkenntnis könnte zu Behandlungen führen, die die Selbstheilungsmechanismen des Körpers stärken. Das ist besonders wichtig für Menschen, die schwere Traumata erlitten haben oder für Patienten mit Muskelschwund wie Muskeldystrophie.
Reparatur beginnt erst, wenn Entzündung abklingt
Vor der Studie war bereits bekannt, dass Muskelstammzellen beim Heilungsprozess helfen und entscheidend für die Muskelregeneration sind. Allerdings werden sie meist erst lange nach dem Beginn einer Entzündung aktiv, so der leitende Studienautor, Jeff Dilworth, Epigenetiker am Ottawa Hospital Research Institute in Kanada.
„Was nach einer Muskelverletzung passiert, ist eine Entzündung, Immunzellen kommen in den verletzten Muskel, um beschädigtes Gewebe zu entfernen“, sagte er. Demnach will der Muskel keine neuen Zellen verschwenden und wartet, bis die Anfangsentzündung beseitigt ist. Die Stammzellen fangen deshalb in der Regel erst fast zwei Tage nach der Verletzung mit den Reparaturarbeiten an.
Zytokine legen Muskelstammzellen lahm
Während einer Entzündung spucken Immunzellen wie Makrophagen (Fresszellen) eine Flut von Botenstoffen aus, die als Zytokine bezeichnet werden. Zytokine sagen den Muskelstammzellen, auch Satellitenzellen genannt, dass sie nicht aktiv werden sollen, bis der größte Teil des Entzündungssturms vorbei ist.
Wie genau Muskelstammzellen ihrer chemischen Schlummertaste entgegenwirken und sich selbst aktivieren können, hat Wissenschaftler seit einiger Zeit vor Rätsel gestellt. Dilworth und sein Team stolperten über die Rolle von Hyaluronsäure, als sie ein Enzym untersuchten. Dieses Protein fungiert als biologischer Katalysator, um chemische Reaktionen in Zellen zu beschleunigen. Allerdings war dieses Enzym nur während einer Entzündung aktiv.
Schicht aus Hyaluronsäure leitet Heilung ein
An Mäusen und in Petrischalen gezüchteten Muskelzellen fanden die Forscher heraus, dass das Enzym JMJD3 als Reaktion auf den Zustrom von Zytokinen Muskelstammzellen wachrüttelt. Genauer gesagt schmiegt sich das Enzym an ein Gen namens Has2, das an der Bildung von Hyaluronsäure beteiligt ist.
Offensichtlich empfangen Stammzellen Signale von Zytokinen und beginnen anschließend mit der Produktion von Hyaluronsäure. Das erzeugt eine Schicht, die Muskelstammzellen vor den hemmenden Signalen der Zytokine schützt.
Sobald sie eine Schicht von Hyaluronsäure gebildet haben, versammeln sich Muskelstammzellen in Scharen an der Verletzungsstelle. Sie beginnen mit der Replikation und stellen die Muskeln wieder her.
Grundlagenforschung für neue Therapien
Obwohl die aktuelle Studie mit Tiermodellen durchgeführt wurde, liefert sie wichtige Erkenntnisse über die Arbeitsweise von Muskelstammzellen. Allerdings müssen diese Ergebnisse nun erst noch mit Studien am Menschen verifiziert werden.
Auf lange Sicht könnten sich daraus Therapien von Krankheiten entwickeln, die derzeit als unheilbar gelten, etwa Muskeldystrophie. Dilworth und sein Team setzen jetzt ihre Untersuchungen fort, um die Dynamik zwischen Hyaluronsäure, Muskelstammzellen und Entzündungen vollständig zu analysieren.
Dilworth betonte, dass die aktuelle Studie die Grundlagenforschung liefert, um den gesamten Kommunikationsweg zwischen dem Immunsystem und der Stammzelle zu verstehen. Dieser sei derzeit nur unzureichend definiert.
Quelle:
Nakka K, Hachmer S, Mokhtari Z, Kovac R, Bandukwala H, Bernard C, Li Y, Xie G, Liu C, Fallahi M, Megeney LA, Gondin J, Chazaud B, Brand M, Zha X, Ge K, Dilworth FJ. JMJD3 activated hyaluronan synthesis drives muscle regeneration in an inflammatory environment. Science. 2022 Aug 5;377(6606):666-669. doi: 10.1126/science.abm9735. Epub 2022 Aug 4. PMID: 35926054. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35926054/)
