STAMMZELLEN

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WAS SIND STAMMZELLEN

Als Stammzellen bezeichnet man alle Zellen, die zum einen in der Lage sind, sich in ihrer unspezialisierten Form zu teilen (sich selbst zu erneuern) und zum anderen dazu fähig sind, sich zu spezialisierten Zelltypen zu entwickeln. Letzteren Vorgang bezeichnet man als Differenzierung. Differenzierung ist der Prozess der Entwicklung unreifer Zellen zu hochspezialisierten, auf ihre jeweilige spezielle Funktion ausgerichteten Zellen im adulten Organismus. Eine ausdifferenzierte Zelle steht am Ende einer Reihe von Differenzierungs- schritten. Differenzierte Zellen unterscheiden sich in ihrer Morphologie und Funktion erheblich voneinan- der und von ihren Ausgangszellen.

Im Jahr 2006 veröffentlichte das Mesenchymal and Tissue Stem Cell Committee der International Society for Cellular Therapy die vier Mindestkriterien, die eine Zelle als mesenchymale Stammzelle klassifizieren:

    • Erstens haften MSC an Kunststoff, wenn sie unter Standardkulturbedingungen gehalten werden.
    •  Zweitens müssen es multipotente Stromazellen sein, die sich in Osteoblasten, Chondrozyten und Adipozyten unterscheiden / differenzieren können.
    • Drittens exprimieren sie die Biomarker CD73, CD90 und CD105.

Schließlich dürfen sie die folgenden Biomarker nicht exprimieren: CD14, CD11b, CD34, CD45, CD19 und CD79.

Alle Organe und Gewebe des Körpers finden ihren Ursprung in / von Stammzellen. Stammzellen bilden des weiteren eine maßgebliche Grundlage für die Regenerationsfähigkeit zahlreicher Organe. Unter den verschiedenen Stammzelltypen haben adulte (oder gewebespezifische) und embryonale Stammzellen in den letzten Jahren besondere Bedeutung erlangt. Beide Stammzelltypen lassen sich sowohl bezüglich ihrer Herkunft als auch ihres Entwicklungspotenzials voneinander abgrenzen. Wenn man sich das vor Augen führt, macht es auch Sinn, dass Stammzellen werden als solche bezeichnet, wenn sie sich selber vermehren und vielmehr sich in andere Zellen differenzieren können. Sie können also zu verschiedenen Zellarten ausreifen. Zudem beeinflussen sie benachbarte Zelltypen durch die Abgabe von Signalstoffen.

Stammzellen reparieren, regenerieren, wirken stark entzündungshemmend, haben einen positiven Einfluss auf die Immunmodulation UND erzeugen dabei keine Nebenwirkung, da sie körpereigen sind.

Stammzellen sind das „maintainance team“ im menschlichen Körper, die von entzündetem, geschwächtem oder geschädigtem Gewebe angezogen und aktiviert werden und entfalten dann vor Ort ihre regenerative Wirkung.

Bis zu ihrer Aktivierung hingegen verhalten sie sich ruhig und inaktiv. Sobald sie aktiviert sind, kommen sie ihren Aufgaben nach und vermehren / teilen sich und differenzieren sich in das vor Ort befindliche und verletzte oder verminderte Geweb. Bei einer Hautverletzung beginnen die aktivierten Stammzellen z. B., die teilweise geschädigten Zellen zu stärken und die vollständig geschädigten Zellen zu ersetzen. Stammzellen sind daher für die Erneuerung der Haut entscheidend.

Leider sind Stammzellen in den verschiedenen Arealen nicht unendlich verfügbar, sodass ein Alterungsprozesses sichtbar wird, wenn die lokalen Stammzellen zu Neige gehen oder durch eine Entzündung, Erkrankung, toxische Schädigung oder Verletzung übermäßig verbraucht wurden und eine Heilung/Reparatur nicht mehr erzielt werden kann.

Neben der Fähigkeit mesenchymaler Stammzellen zur multipotenten Differenzierung dienen sie beispielsweise im Knochenmark dazu, das Überleben und die Differenzierung blutbildender Stammzellen zu erleichtern. In letzter Zeit wurde dieses Merkmal allgemeiner als stimulierender oder “tropischer” Einfluss mesenchymaler Stammzellen auf andere Zellen gewürdigt. Es wurden einige Untersuchungen durchgeführt, um die von mesenchymalen Stammzellen produzierten sekretorischen Moleküle zu bestimmen und messbare Konzentrationen von TGFß, Stammzellfaktor (SCF), insulinähnlichem Wachstumsfaktor (IGF), epidermalem Wachstumsfaktor (EGF) sowie Granulozyten- und Makrophagenkolonien und stimulierende Faktoren (G / M-CSF) zu identifizieren. So deuten beispielsweise aktuelle Erkenntnisse darauf hin, dass diese parakrinen Effekte für die beobachteten Reparaturen nach einer MSC-Therapie bei Krankheitszuständen wie Schlaganfall, Osteogenesis imperfecta und Myokardinfarkt verantwortlich sind.

Zudem scheinen mesenchymale Stammzellen auch immunprivilegiert und immunsuppressiv zu sein. MSCs sezernieren nämlich immunsuppressive und entzündungshemmende Zytokine wie Interleukin-10, Stickoxid und Prostaglandine, die die Abstoßung von Wirt gegen Transplantat durch die Modulation von T-Zellen verhindern können. Die Regulation von T-Zellen durch Stammzellen scheint dabei in einem Antigen unabhängig zu erfolgen. Art und Weise durch Unterdrückung der primären und sekundären T-Zellantworten durch Hemmung der Zellproliferation.

Nach der ersten Entdeckung von MSC im Knochenmark wurden zahlreiche andere MSC-Quellen identifiziert, darunter auch Gewebe des Fötus, Nabelschnur, Nabelschnurblut oder Plazenta sowie verschiedene adulte Gewebe (Haut, Zahnfleisch, Periost, Blutgefäße, Synovialmembran, Endometrium) und vor allem Fettgeweb. Tatsächlich konnten in fast allen Gewebetypen und Organe Stammzellen identifiziert werden, was zu der Hypothese führte, dass Blutgefäße selbst die In-situ-Herkunft für die MSC-Vorläuferzellen – die sogenannten Perizyten. Obwohl mesenchymale Stammzellen nach denselben Kriterien aus verschiedenen Gewebequellen identifiziert und isoliert wurden, bestehen Unterschiede in der therapeutischen Wirksamkeit.

Im Bereich der Orthopädie und muskuloskeletalen Regeneration hat sich die Verwendung von Fettgewebe als Spenderregion für Stammzellen klar durchgesetzt, da es im Gegensatz zu Knochenmark einfacher und schmerz- und risikoärmer zu gewinnen ist. Zudem konnte mehrfach gezeigt werden, dass der Gehalt an mesenchymalen Stammzellen im Fett im Gegensatz zu Knochenmark bald 100- fach höher ist.

Die klinische Verwendung von autologen, von Fett abgeleiteten Stammzellen (ASCs) nimmt daher aufgrund vielversprechender Ergebnisse unter einer Vielzahl von Bedingungen rapide zu. Während Fortschritte bei der Verwendung von kultivierten, modifizierten und induzierten pluripotenten Stammzellen eher unter Laborbedingungen gemessen wurden, ist die Verwendung von autologen, von Fett abgeleiteten pluripotenten Zellen auf klinischer Ebene auf dem Vormarsch. Klinische und präklinische Studien zeigen, dass körpereigene aus Fett gewonnene Stammzellen nach Transplantation nachweislich überleben, eine pluripotenzielle Differenzierung aufweisen und antiapoptotisch sind, also den Zelltod vermeiden und eine entzündungshemmende und angiogene – blutgefässbildende Wirkung haben. In der klinischen Praxis werden von Fett abgeleitete Stammzellen häufig nicht als reines Isolat, sondern als ein Bestandteil der stromalen Gefäßfraktion verabreicht, einer heterogenen Mischung von Zellen, die aus der mechanischen oder enzymatischen Verarbeitung von abgesaugtem Fettgewebe resultiert – dem sogenannten SVF. SVF enthält eine Vielzahl von Zellen, darunter Makrophagen, verschiedene Blutzellen, Perizyten, Fibroblasten, glatte Muskelzellen, vaskuläre Endothel-Vorläuferzellen und von Fett abgeleitete Stammzellen. Der Gehalt an Stammzellen in SVF variiert je nach angewandter Methode der Fettgewebebearbeitung erheblich und reicht von weniger als 1% der Zellen (mechanisch) bis zu mehr als 20% (enzymaztisch). SVF-Zellen können und sollten direkt nach der Fettgewinnung im Eingriffsraum in ca. 90 min sicher isoliert, quantifiziert und charakterisiert werden.

Neben der Orthopädie mit Therapieansätzen in der Arthrose und Knochenregeneration ist die Anwendung von mesenchymalen Stammzellen bei der Behandlung von Herzinfarkten, der kosmetischen Behandlung, entzündliche Darmerkrankungen, chronische Wunden, Erektionsstörungen, und einer Vielzahl von anderen beschrieben.

Die Anzahl der an verschiedenen Spenderstellen und mit dem Alter des Spenders vorhandenen Stammzellen variiert leicht. Im Allgemeinen können mit den effizientesten Methoden etwa 500.000–1.000.000 Zellen pro Gramm Lipoaspiratgewebe mit einer Lebensfähigkeit von> 80% isoliert werden. Die Anzahl lebensfähiger Zellen, die für die Behandlung eines bestimmten Zustands erforderlich sind, ist bis anhin noch nicht sicher erforscht, da die Datenlage noch unzureichend ist, um eine zuverlässige Dosis-Wirkungs-Beziehung herzustellen. Als gesichert gilt jedoch, dass bei der Verwendung von autologen Stammzellen aus Fett keine zusätzlichen nachteiligen Auswirkungen zu verzeichnen sind

Die Idee einer Stammzelltherapie ist die Verlagerung des gleichen mesenchymalen Stammzelltyp aus wenig oder nahezu gar nicht genutzten Bereichen (in unserem Fall aus dem hochpotenten Fettgewebe) dorthin, wo sie alterungs- oder verletzungsbedingt gebraucht werden.

Dort entfalten sie verschiedene Mechanismen, die für eine perfekte Heilung und Regeneration notwendig sind.

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