Stammzellen

Die ursprünglichen Körperzellen

Die Stammzellen werden als der Vorläufer der Körperzellen betrachtet. Denn sie haben die Eigenschaft, dass sie sich in verschiedene Zell- oder Gewebetypen entwickeln und sich fast endlos teilen können. Je nachdem, wie die Stammzelle beeinflusst wird, hat sie das Potential, sich alle möglichen Arten von Gewebe oder bestimmte Gewebetypen zu entwickeln. Dadurch haben die Stammzellen einen hohen Wert für die Medizin, wobei ihre Funktionsweise allerdings noch nicht zu 100% geklärt werden konnte. In diesem Beitrag erfahren sie näheres zur Anatomie und Funktion der Stammzellen. Zudem Gehen wir auf typische Erkrankungen und Störungen der Stammzellen ein.

Was sind Stammzellen?

Stammzellen sind Körperzellen, denen im Körper noch eine konkrete Funktion zugewiesen wurde. Die Stammzelle kann auch als Ursprungszelle gesehen werden, da sie die Fähigkeit hat, sich fast unbegrenzt zu vermehren. Darum haben Stammzellen auch die spezifische Eigenschaft, sich in alle Möglichen Zelltypen, wie zum Beispiel Blut-, Nerven-, Muskel-, Körper- oder Herzzellen, zu entwickeln. Diese Eigenschaft bezeichnet man als „pluripontent“. Dadurch hat die Stammzellforschung ein unglaubliches Potential, was die Heilung einiger Krankheiten betrifft, welche uns bisher noch Probleme machen. Dazu gehören zum Beispiel Diabetes Typ 1 oder die Parkinson Erkrankung.

Aufgrund ihrer speziellen Eigenschaften, spielen die Stammzellen besonders in der regenerativen Medizin eine tragende Rolle. Sie werden also zur Wiederherstellung von zerstörten Organen, Geweben oder Zellen genutzt. Leider ist die Stammzellforschung noch nicht so weit, dass die Stammzellen zu 100% verstanden werden können. Wenn dies irgendwann der Fall ist, könnte zum Beispiel sogar Gewebe wiederhergestellt werden, welches infolge eines Herzinfarktes zerstört wurde.

Stammzellen können grundlegend in embryonale- und adulte Stammzellen unterschieden werden. Embryonale Stammzellen sind, wie es der Name bereits vermuten lässt, nur in Embryonen zu finden. Sie werden also aus Embryos gewonnen, welche bei diesem Vorgang vernichtet werden. Dazu können zum Beispiel abgetriebene Feten verwendet werden. Die Verwendung von Embryonen, um an embryonale Stammzellen zu kommen, ist allerdings ethisch sehr umstritten. Eine ehtisch unumstrittene alternative stellt die Entnahme von Stammzellen aus dem Blut der Nabelschnur dar.

Adulte Stammzellen hingegen, können ein Leben lang aus dem Menschlichen Körper entnommen werden. Diese können zum Beispiel im Knochenmark, im Blut (durch ein Anreicherungsverfahren), im Fettgewebe oder den Milchzähnen gefunden werden.

Funktionen und Aufgaben der Stammzellen

Zu welchem Zelltyp sich einzelne Stammzellen entwickeln und damit auch die jeweilige Funktion, ist immer von dem biologischen Bereich und den damit verbundenen Einflüssen abhängig. Jedoch haben alle Stammzellen die Funktion, sogenannte Tochterzellen zu bilden, welche die gleichen Eigenschaften aufweisen, wie die Mutterzelle. Diesen Vorgang bezeichnet man als asymmetrische Zellteilung, welcher von der Wissenschaft allerdings noch nicht gänzlich verstanden werden kann. Daher können wir uns auch noch nicht das gesamte potenzial der Stammzellforschung zu Nutze machen.

Was man jedoch weiß, ist dass die Stammzellen eine besonders wichtige Rolle bei der Blutbildung spielen. Denn aus ihnen können sowohl rote- und weiße Blutkörperchen, als auch Blutplättchen entstehen. Dadurch helfen die Stammzellen bei der Wiederherstellung und dem Wachstum von menschlichem Gewebe.

Für medizinische Anwendungen, werden die Stammzellen vorwiegend für die Therapie von bestimmten Erkrankungen eingesetzt. Dabei helfen sie bei der Wiederherstellung von beschädigtem oder gar verlorenem Gewebe. So können Stammzellen nicht nur bei der Behandlung spezifischer Symptome hilfreich sein, sondern bewirkt eine nachhalte regenerierende Wirkung im menschlichen Körper. Auf die Art und Weise werden Stammzellen mittlerweile seid über 40 Jahren erfolgreich eingesetzt. Die Liste der Erkrankungen, welche sich durch die Stammzelltherapie behandeln lassen, ist allerdings begrenzt. Mit steigendem Verständnis für die Stammzellen, wird diese Liste immer länger werden.

Nach der deutschen Gesetzgebung, dürfen embryonale Stammzellen weder entnommen, noch verwendet werden, da diese hierfür Embryonen zerstört werden müssen. Grundsätzlich müssen stenge Richtlinie eingehalten werden, um überhaupt eine Stammzellforschung durchführen zu können. Dazu werden adulte Stammzellen verwendet. Diese können zum Beispiel über eine Knochenmarkpunktion gewonnen werden, was für den jeweiligen Patienten allerdings sehr schmerzhaft ist. Leider bieten adulte Stammzellen nicht die gleichen Möglichkeiten für die Stammzelltherapie, wie es bei embryonalen Stammzellen der Fall ist.

Eine legale Möglichkeit, an embryonale Stammzellen zu kommen, ist die direkte Entnahme nach einer Entbindung und zwar aus dem Blut der Nabelschnur. Diese Form der Entnahme ist sowohl für das Neugeborene, als auch für dessen Mutter schmerzfrei und ohne Risiken. Die Stammzellen, welche so entnommen werden können, sind in ihrem Entwicklungsstadium genau zwischen den embryonalen- und den adulten Stammzellen. Daher können sie einige interessante Eigenschaften für die Stammzellforschung aufweisen. Es besteht sogar die Möglichkeit, die so entnommenen Stammzellen einzufrieren, um sie für die spätere, mögliche Behandlung des Kindes aufzubewahren.

  • Funktion im Körper ist von der biologischen Umgebung und deren Einflüssen abhängig
  • Sind in der Lage selbstständig Tochterzellen zu bilden
  • Besonders wichtige Funktion bei der Blutbildung
  • In der Medizin für die Wiederherstellung von beschädigtem oder verlorenem Gewebe angewendet

 

Die Stammzellmedizin

Die Stammzellen sind zwar ein ganz normaler Bestandteil des menschliche Körpers, können jedoch auch für die Medizin, quasi wie ein Medikament eingesetzt werden. Seit nunmehr über 40 Jahren werden Stammzellen erfolgreich in der Therapie von Leukämie und Lymphomen eingesetzt. Denn während ein Chemotherapie, werden viele schnell wachende Zellen durch sogenannte zytotoxische Bestandteile zerstört. So werden leider nicht nur die Krebszellen abgetötet, sondern auch die lebenswichtigen Stammzellen, welche eigentlich für die Wiederherstellungen von zerstörtem Gewebe verantwortlich sind. Besonders die blutbildenden Stammzellen sind davon betroffen. Deshalb sollten im besten Fall Stammzellen aus dem Knochenmark des Patienten entnommen werden, bevor die Chemotherapie beginnt.

So hat man die Möglichkeit, direkt nach Beendigung der Chemotherapie die entnommenen Stammzellen zu injizieren. Ziel ist es, den Mangel an roten und weißen Blutkörperchen auszugleichen, um die Gesundheit des Blutes wiederherzustellen und dessen Funktion zu gewährleisten. Das trägt zur Erholung nach der Chemotherapie bei und sorgt dafür, dass Infektionen besser abgewehrt werden können. Zudem sind, laut Statistiken, die Komplikationen mit körpereigenen Stammzellen um einiges unwahrscheinlicher.

Die adulten, nicht blutbildenden Stammzellen, konnten in einzelnen Studien bereits erfolgreich bei Lähmungen, bedingt durch Wirbelsäulenverletzungen angewendet werden. Auch bei der Behandlung von Morbus Parkinson konnten adulte Stammzellen erfolgreich getestet werden. Mittlerweile wurden sogar in der Haut, sogenannte mulitpontente Stammzellen entdeckt, welche das Potenzial haben, in allen Organgeweben des Körpers zur Regeneration beizutragen. So könnten zum Beispiel Großflächige Verbrennungen gut behandelt werden. Allerdings befinden sich diese therapeutischen Möglichkeiten noch im Anfangsstadium und können noch nicht großflächig eingesetzt werden.

Damit ist die Stammzellmedizin sehr vielseitig und könnte zukünftig bei der Behandlung von vielen Erkrankungen mit schlechter Prognose eingesetzt werden. In der zukünftigen Medizin, könnten Stammzellen eine weitaus wichtigere Rolle spielen, als es heute der Fall ist. Die Voraussetzung dafür ist allerdings, dass wir lernen, die Stammzellen besser zu verstehen und in der Stammzellforschung Fortschritte machen. Dadurch, dass einiges an den Stammzellen noch nicht genau erklärt werden kann, hat dieses Fachgebiet natürlich sehr viel Potenzial und könnte in der Zukunft noch mehr Aufmerksamkeit bekommen.

An dieser Stelle sollte auch das sogenannte „Stammzellgesetzt“ genannt werden, welches dazu dienen soll, ungeborenes Leben zu schützen. Im Stammzellgesetz sind Regelungen festgelegt, welche die Umstände festlegen, durch die eine Stammzellforschung in Deutschland möglich wird. Um embryonale Stammzellen zu gewinnen, ist es notwendig, durch Künstliche Befruchtung entstandene oder geklonte Embryonen zu töten. Dieser Vorgang wird durch das Stammzellgesetz verboten.

Es ist jedoch möglich, unter bestimmten Bedingungen, embryonale Stammzellen aus abgetriebenen Föten zu entnehmen. Die Vorgaben des Stammzellgesetzes werden durch die sogenannte „Zentrale Ethikkommission“ geprüft. Das Robert-Koch-Institut (RKI), ist für alle Genehmigungen zuständig, welche die Stammzellforschung in Deutschland betreffen. Wenn zum Beispiel embryonale Stammzellen aus dem Ausland importiert werden sollen, kann dies nur mit der Zustimmung des RKI erfolgen.

Krankheiten und Störungen der Stammzellen

Die wohl häufigste und auch bekannteste Erkrankung der blutbildenden Stammzellen, ist die Leukämie. Bei der Leukämie kommt es zu einer unkontrollierten Ausbildung von weißen Blutkörperchen. Grundsätzlich muss der Körper immer wieder neue Blutzellen produzieren, da deren Lebenszeit begrenzt ist. Wenn es, durch die Leukämie, zu einer Veränderung in den Stammzellen kommt, werden immer mehr weiße Blutkörperchen ohne Funktion in den Blutkreislauf gelangen. Dadurch werden die normalen Bestandteile des Blutes langsam verdrängt und es kommt zu einem Mangel an roten Blutkörperchen, was weitläufige Folgen für den Organismus hat.

Die roten Blutkörperchen sind zuständig für den Sauerstofftransport. Bei einem Mangel an roten Blutkörperchen, kommt es zu einem Sauerstoffmangel der Organe und der Muskulatur. Außerdem fehlt es bei der Leukämie an Thrombozyten, welche für die Blutstillung zuständig sind. Dadurch steigt sowohl die Neigung zu stärkeren Blutungen, als auch die Gefahr für Infektionen.

Grundlegend kann man die Leukämie in eine akute- und eine chronische Form unterscheiden. Beiden Formen der Leukämie kann zum aktuellen Zeitpunkt leider nicht vorgebeugt werden. Eine Behandlung der Leukämie ist jedoch möglich.Hier gilt: Je jünger und kräftiger der Patient und je früher die Diagnose gestellt wird, desto besser ist auch die Prognose.

Die Symptome der Leukämie sind sehr vielfältig und entstehen durch den Mangel an roten Blutkörperchen. Jedoch müssen sich nicht in jedem Fall alle Symptome zeigen, die für eine Leukämie typisch sind.

Leukämie Symptome:

Bei der Behandlung von Leukämie, werden die adulten Stammzellen eingesetzt. Diese werden zum Beispiel auch infolge einer Bestrahlung oder Chemotherapie genutzt, um die Regeneration der Blutzellen zu gewährleisten.

Das Ziel während der Behandlung ist es, die entarteten Blutkörperchen zu zerstören. Dabei werden leider meist auch andere, Lebenswichtige Bestandteile des Blutes zerstört, weshalb die Gabe von blutbildenden Stammzellen bei der Behandlung von Leukämie unerlässlich ist. Diese können vor der Behandlung aus dem Knochenmark des Patienten entnommen werden oder auch durch eine Stammzellspende bereitgestellt werden.

Welche Erkrankungen können durch Stammzellen behandelt werden?

Die am weitesten Verbreitete Behandlungsmethode der Stammzelltherapie ist Stammzelltransplantation. Durch diese können Erkrankungen des Blutes und des Immunsystems behandelt werden. Außerdem werden sie zur Wiederherstellung des Blutsystem, nach speziellen Krebserkrankungen eingesetzt.

Seid den 70er Jahren können mit Hilfe von Hautstammzellen sogar Hauttransplantationen durchgeführt werden. So können zum Beispiel auch großflächige Verbrennungen behandelt werden. Jedoch kann diese Behandlung nicht überall durchgeführt werden. Genau genommen, ist eine Transplantation von Hautstammzellen nur an einigen wenigen Studienzentren möglich und die Behandlung ist Patienten mit lebensgefährlichen Verbrennungen vorbehalten.

Mittlerweile können sogar Patienten mit geschädigter Hornhaut durch die Stammzelltherapie behandelt werden. Dabei ist die sogenannte „Holoclar®“ zugelassene Stammzelltherapie für das Auge. Hierbei werden limbale Stammzellen, welche im Labor gezüchtet wurden, im Bereich des Auges eingesetzt, in denen die Zellen fehlen. Dadurch können Patienten mit geschädigter Hornhaut ihre Sehkraft zurück erlangen.

Stammzellen können, wie bereits erwähnt, auch aus der Nabelschnur eines Nugeborenen gewonnen werden. Diese Stammzellen werden in sogenannten Zellbanken tiefgefroren, damit sie verwendet werden können, falls das jeweilige Kind im Laufe seines Lebens an einer Erkrankung leiden sollte, welche sich durch die Stammzelltherapie behandeln lässt. Zum aktuellen Zeitpunkt werden die Stammzellen aus dem Nabelschnurblut weitestgehend für die Behandlung von Leukämien und der genetisch bedingten Fanconi-Anämie eingesetzt. Die Behandlung von Erwachsenen, gestaltet sich mit Stammzellen aus dem Nabelschnurblut etwas schwieriger. Jedoch konnten bereits erste Erfolge erzielt werden, indem man Nabelschnur-Präperate also sogenanntes Doppeltransplantat injizierte. Die behandelbaren Krankheiten mit den Stammzellen aus Nabelschnurblut sind allerdings begrenzt, da diese lediglich eine blutbildende Funktion aufweisen.

Komplikationen bei der Stammzelltherapie

Wie bei jedem anderen Eingriff in den menschlichen Organismus, können auch bei der Stammzelltherapie gewisse Komplikationen auftreten. Grundsätzlich gilt: Je jünger der Patient ist, desto geringer fallen auch die Risiken aus. Bis vor ein paar Jahren, wurden daher keine Stammzelltransplantationen bei Menschen durchgeführt, welche das 50. Lebensjahr überschritten haben.. Mittlerweile können die Transplantationen aber auch mit GUTER Prognose bei Patienten zwischen dem 60.-70. Lebensjahr durchgeführt werden.

Das Immunsystem eines Patienten, der sich einer Stammzelltransplantation unterzogen hat, ist in der Regel vollständig außer Kraft gesetzt. Es muss sich erst wieder vollständig ausbilden, so wie es auch bei einem Neugeborenen der Fall ist. Dieser Vorgang nimmt in jedem Fall mindestens ein Jahr in Anspruch und dauert bei den meisten Patienten sogar etwas länger. In diesem Zeitraum ist der Patient natürlich extrem anfällig für infektiöse Erkrankungen. Daher muss der Patient im Anschluss an die Stammzelltransplantation erst einmal einige Zeit in einem Isolierzimmer (keimfreies Einzelzimmer) verbringen, um sich vor möglichen Infektionen schützen zu können. Außerdem sollte der Patient in diesem Zeitraum den Kontakt zu jeglichen Pflanzen und Tieren vermeiden und besonderen Wert auf Sauberkeit und Hygiene in seiner direkten Umgebung zu legen.

Weitere Komplikationen können durch die Stammzelltherapie selbst ausgelöst werden. Eine der häufigsten Beschwerden, welche während der Stammzelltherapie auftreten können, ist das Fieber. Weiterhin kann es zu MagenDarm Beschwerden, Übelkeit, Erbrechen und Durchfall kommen. Bei sogenannten allogenen Transplantationen (Transplantation mit fremden Stammzellen) kann es auch zu einer Unverträglichkeitsreaktion auf die körperfremden Stammzellen kommen (Graft-Versus-Host-Disease – deutsch:Transplantat-gegen-WirtKrankheit). Dies ist vergleichbar mit einem abgestoßenem Organ nach einer Organtransplantation. Bei einer autologen Stammzelltransplantation (körpereigene Stammzellen), treten grundsätzlich weniger Komplikationen auf, als bei einer allogenen Transplantation. Jedoch besteht ein erhöhtes Risiko für mögliche Neuerkrankungen, welche durch eine Kontamination der Stammzellen mit Krebszellen entstehen können.

Typische und häufige Erkrankungen der Stammzellen und des Blutes

 

  • Leukämie
  • Fanconi Anämie
  • Sichelzellenanämie
  • Renale Anämie
  • Eisenmangelanämie
  • Hämolyse

 

Häufige Fragen und Antworten zu den Stammzellen

Wieso haben die Stammzellen so großes Potential für die Medizin?

Die meisten Zellen im menschlichen Organismus haben eine spezifische Funktion, welche sie perfekt erfüllen. Der einzige Nachteil ist, dass diese spezifischen Zellen immer nur ihre individuelle Aufgabe erfüllen können. Eine Hautzelle könnte also niemals eine Muskelzelle werden und umgekehrt. Der Vorteil der Stammzellen ist, dass sich die noch auf kein Funktionsgebiet spezialisiert haben – Sie können sich also in jeden erdenklichen Zelltyp entwickeln. Daher haben Stammzellen, in der Theorie, das Potenzial, jedes zerstörte Gewebe im menschlichen Körper zu ersetzen. Daher sind Stammzellen so wertvoll für die Medizin.

Wofür könnten Stammzellen zukünftig eingesetzt werden?

Stammzellen haben das Potential, jede Erkrankung zu heilen, bei der Gewebe im Körper geschädigt wird. Zum Beispiel entsteht Diabetes Typ-1 nur, wenn bestimmte Zellen in der Bauchspeicheldrüse zerstört werden. Wenn diese Zellen durch Stammzellen ersetzt werden könnten, wäre es uns erstmals möglich, die Diabetes zu heilen. Auch Herzzellen, welche nach einem Herzinfarkt zerstört wurden, könnten auf diese Art und Weise wiederhergestellt werden. Auch die zerstörten Nervenzellen bei Parkinson Patienten könnten so ersetzt werden. Die Stammzelltherapie könnte in der Zukunft also einige Erkrankungen heilen, denen sich die Medizin aktuell noch geschlagen geben muss,

Wo liegen die Schwierigkeiten in der Stammzellforschung?

Problematisch ist, dass es mehrere Arten von Stammzellen gibt. Die Forschung mit embryonalen Stammzellen ist umstritten, da hier in jedem Fall Embryonen vernichtet werden. Daher kann die Stammzellforschung natürlich nicht auf höchstmöglichem Niveau betrieben werden.

Zudem wissen Forscher noch nicht, wie man Stammzellen dazu bringen kann, sich in einen spezifischen Zelltyp zu entwickeln, so dass einzelne Organe mit der Stammzelltherapie regeneriert werden können.

Außerdem stehen deutsche Forscher vor einer besonderen Herausforderung. Denn diese dürfen nur mit embryonalen Stammzellen forschen, welche vor dem 2. Januar 2002 entstanden sind. Leider können die Stammzellen in einem so langen Zeitraum mutieren, was für die Forschung ungeeignet machen würde.

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