Die Funktionalität unserer Muskeln und ihr Reparaturprozess sind eng mit der Innervation verknüpft. Doch was passiert, wenn diese Verbindungen unterbrochen werden?
Ein Forscherteam um Julia von Maltzahn, Professorin für Stammzellbiologie des Alterns an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg (BTU) und ehemalige Forschungsgruppenleiterin am Leibniz-Institut für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut Jena (FLI), hat nun nachgewiesen dass solche Innervationsunterbrechungen nicht nur die Muskelfunktion, sondern auch deren Regenerationsfähigkeit erheblich beeinträchtigen. Die Ergebnisse wurden im März 2024 in der Fachzeitschrift „npj Regenerative Medicine“ veröffentlicht.
Auswirkungen auf Signalmoleküle
Die Untersuchungen haben gezeigt, dass eine Unterbrechung der Muskelinnervation vor allem Veränderungen in den Muskelfasern verursacht, die ein wichtiger Bestandteil der Nische der Muskelstammzellen sind. Der Verlust von Innervationen verändert die Zusammensetzung der von Muskelfasern freigesetzten Signalmoleküle und beeinträchtigt dadurch die Funktionalität von Stammzellen im Skelettmuskel.
Da Muskelstammzellen für die Regeneration nach einer Verletzung unerlässlich sind, führt eine Störung der Muskelstammzellen zu einer verminderten Reparatur geschädigter Muskeln. Darüber hinaus dokumentierte das Forschungsteam um Julia von Maltzahn, dass der Verlust der Innervation auch die Integrität der Muskelfasern selbst beeinflusst.
Muskelfasern: Architektur und Verhalten
Die Erstautorin Henriette Henze fasst die Ergebnisse wie folgt zusammen: „Zunächst verändern sich die Muskelfasern in ihrer Architektur und ihrem Verhalten, wodurch sie bestimmte Stoffe abgeben, die wiederum die Eigenschaften und damit die Aktivität der Stammzellen beeinflussen.“
Während in der wissenschaftlichen Gemeinschaft ein Zusammenhang zwischen Nervenverletzungen und beeinträchtigter Muskelregeneration bekannt war, konnte nun nach fünf Jahren akribischer Forschung die Ursache für die Verhaltensänderungen von Muskelstammzellen identifiziert werden.
Gewebestrukturanalyse für Regeneration
Dies ebnet den Weg für weitere Ansätze. „Unsere Ergebnisse sind auch auf andere Organsysteme anwendbar, die aus verschiedenen Zelltypen bestehen. Es ist wichtig, die Gesamtstruktur des Gewebes zu analysieren, um die Ursachen für Veränderungen der Regenerationsfähigkeit zu verstehen“, sagt Julia von Maltzahn.
In einem nächsten Schritt könnte untersucht werden, welche Moleküle genau zu diesen Verhaltensänderungen in Stammzellen führen und wie dies verhindert werden könnte. Die nun gewonnenen Erkenntnisse bilden somit die Grundlage für eine künftig effektivere Behandlung von Verletzungen und Muskelerkrankungen, insbesondere bei älteren Menschen.
Quelle: Leibniz-Institut für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut e.V.
Originalpublikation: Henriette Henze et al.; Denervation alters the secretome of myofibers and thereby affects muscle stem cell lineage progression and functionality; npj Regenerative Medicine, 2024, DOI:10.1038/s41536-024-00353-3
