Von Stammzellen und Umprogrammierungen:

Wie sich das Herz erneuert

Im dritten Beitrag der Vortragsreihe zum Jubiläum gab der Wissenschaftler Prof. Dr. Dr. Thomas Braun spannende Einblicke in aktuelle Forschungsansätze zu der Entwicklung und dem Umbau des Herzens. Jugendreporterin Merle Prößdorf hat den Vortrag verfolgt und hatte vorab Gelegenheit, mit dem Referenten zu sprechen.
Prof. Dr. Dr. Braun ist – wie alle Gastredner – ehemaliger Schüler des Athenaeums. Vor 33 Jahren machte er dort das Abitur und studierte im Anschluss Medizin. Doch er blieb nicht lange dabei. Stattdessen fing er an, entwicklungsbiologische Prozesse zu studieren. Schon in der Schule war er an Wissenschaft interessiert, seine Lieblingsfächer waren Geschichte, Biologie und Chemie. Heute arbeitet er am Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung in Bad Nauheim und erforscht, wie Stammzellen reguliert und stimuliert werden. Dabei konzentriert er sich auf das Herz. Am 11. Februar kehrte er zu seiner alten Schule zurück, um anlässlich der 425-Jahr-Feier des Athenaeums einen Vortrag über seine Forschung zu halten.

Stammzellen sind Zellen, die unspezialisiert sind. Sie können sich zu weiteren Stammzellen oder zu spezialisierteren Zelltypen entwickeln. Diese Zellen können sich dann weiter spezialisieren und differenzieren. Diese Spezialisierung kann in der Regel nicht wieder rückgängig gemacht werden, das heißt, dass eine Haut- oder Nervenzelle ihre Spezialisierung nicht wieder aufgeben und sich in eine Stammzelle zurückentwickeln kann.
Prof. Dr. Dr. Braun und seine Kollegen am Max-Planck Institut versuchen, neue Therapien mit Stammzellen für Patienten mit Herzinfarkt zu entwickeln. Ein Herzinfarkt bildet sich durch eine Verkalkung der den Herzmuskel versorgenden Arterien, welche zu einer Minderdurchblutung des Herzmuskels führt. Wenn die Arterie sich komplett verschließt, kommt es zum Herzinfarkt, bei dem Herzmuskelgewebe beschädigt wird.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass es bei einigen Menschen trotz starker Verkalkung nicht zu einem Herzinfarkt kommt, weil sich neue Arterien bilden, durch die das Blut stattdessen fließen kann. Die Neubildung wird durch das Wachstum von Stammzellen erreicht, was jedoch ein sehr langsamer Prozess ist. Prof. Dr. Dr. Braun und seine Kollegen versuchen daher, diesen zu beeinflussen. Zur Zeit führen sie Tierversuche durch, zum Beispiel an Mäusen. Der Prozess kann beschleunigt werden, indem man bestimmte Botenstoffe vermehrt. Dies wird erzielt entweder durch Hinzufügen dieser Botenstoffe oder durch spezielle Zellen, sogenannte Fresszellen, die dafür sorgen, dass es zu einer Vermehrung dieser Botenstoffe kommt.
Derselbe Versuch wurde auch bei Molchen durchgeführt. Anders als Mäuse können Molche sich komplett regenerieren, auch bei schweren Verletzungen am Herzen, und sogar ganze Körperteile nachwachsen lassen. Dies liegt daran, dass Molche dedifferenzieren können. Dedifferenzierung ist ein Vorgang, bei dem schon spezialisierte Zellen ihre spezifischen Eigenschaften verlieren. Dieser Prozess dient der Erneuerung von Geweben. Säugetiere wie Mäuse oder Menschen können im Gegensatz zu Molchen nur begrenzt dedifferenzieren und tun dies auch selten. In einigen Organen, wie zum Beispiel der Haut und dem Darm, kann Dedifferenzierung gut stattfinden, und so können die Zellen sich erneuern. Andere Gewebe dedifferenzieren nur sehr beschränkt, wie zum Beispiel das Herz, das Gehirn oder das Rückenmark.

Man hat aber herausgefunden, dass sich das Herz sehr wohl erneuern kann. Dies konnte durch zwei Experimente nachgewiesen werden. Zum einen wurden Menschen, die während ihrer Jugend in den 50er bis 60er Jahren radioaktiv verstrahlt wurden, untersucht. Ihre Herzen wiesen keine Radioaktivität mehr auf. Zum anderen hat man Herzzellen, die keine Herzmuskelzellen sind, fluoreszierend markiert. Diese Zellen leuchten bis zu ihrem Tod, und sogar ihre Nachkommen leuchten, selbst wenn sie sich weiter differenzieren, zum Beispiel zu Herzmuskelzellen.
Dedifferenzierung erfolgt ohne Stammzellen. Auf die Frage, ob Dedifferenzierung, ähnlich wie bei Molchen, auch beim Menschen genutzt werden kann, um Krankheiten des Herzens zu bekämpfen, war die Antwort von Prof. Dr. Dr. Braun: „Ja, aber nur bei bestimmten Herzkrankheiten.“
Stammzellen und der Prozess der Dedifferenzierung sind ein interessantes Gebiet, bei dem es immer mehr Fortschritte beim Verständnis der Prozesse gibt. Es war ein spannender Vortrag zu diesem wichtigen Thema.