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Überblick · Regenerationsmedizin

Stammzellen als Signalzellen: warum das Mikroumfeld entscheidet

Stammzellen sind auch im Alter noch da. Ob sie Gewebe erneuern, hängt stark von ihrem Umfeld ab. Was belegt ist und was Stammzelltherapien heute können.
Dr. Gerrit Kefersteinaktualisiert 3 Min. Lesezeit

Kurz gesagt

  • Stammzellen bleiben in vielen Geweben erhalten; im Alter fehlen ihnen vor allem die passenden Signale aus dem Umfeld (Tier; Conboy et al., 2005).
  • Mesenchymale Stammzellen wirken vor allem über Botenstoffe auf ihre Umgebung, kaum als Ersatzgewebe (Zelle, Tier, Mensch; Caplan, 2017).
  • Außer der Blutstammzell-Übertragung sind die meisten Stammzelltherapien noch in Studien; Angebote ohne Studie und Zulassung sind unbelegt (Mensch; Kuriyan et al., 2017).

„Gehen mir mit dem Alter die Stammzellen aus, und brauche ich dann eine Stammzelltherapie?“

Du liest von Stammzellkuren, die verjüngen sollen, und zugleich merkst du, wie viel langsamer eine Zerrung heilt als früher. Vielleicht fragst du dich, ob dir einfach die Stammzellen ausgehen.

Die mechanische Sicht sieht Stammzellen als Ersatzteile: Was verbraucht ist, wird mit neuen Zellen aufgefüllt. In der Übertragung von Blutstammzellen rettet genau das Leben. Und trotzdem: Warum wachsen gespritzte Stammzellen in anderen Geweben kaum an und wirken trotzdem?

Die energetische Sicht sagt: Der Körper kann sich selbst erneuern, wenn man ihn lässt. Sie spürt richtig, dass Regeneration im Körper angelegt ist. Und trotzdem: Warum gelingt sie mal gut und mal kaum, bei demselben Menschen?

Die biologische Sicht verbindet beides: Die Stammzellen sind da. Ob sie arbeiten, entscheidet zu einem großen Teil ihr Umfeld.

Oft heißt es: „Wir sind wie ein Auto, das sich abnutzt.“ Ein Auto nutzt sich ab. Deine Gewebe behalten ihre Stammzellen ein Leben lang, und ob sie erneuern, entscheidet ihr Umfeld mit.

Was im Körper passiert

Stell dir einen Samen vor, der jahrelang in der Erde liegt. Er ist nicht tot. Er wartet auf Wärme, Wasser und Licht. Stammzellen in deinem Gewebe verhalten sich ähnlich: Sie ruhen in ihrer Nische und warten auf Signale.

Bei alten Mäusen reichte es, ihr Blut mit dem junger Tiere zu verbinden, damit die Stammzellen im Muskel wieder ansprangen und Verletzungen reparierten (Tier; Conboy et al., 2005). Die Zellen hatten ihre Fähigkeit nicht verloren. Ihr Umfeld hatte aufgehört, sie zu rufen.

Wozu tut der Körper das? Teilung kostet Energie und birgt Risiken. Solange das Umfeld Gefahr meldet, etwa durch dauerhafte Entzündung, hat Abwehr Vorrang vor Aufbau (Modell). Regeneration braucht deshalb beides: Zellen, die können, und ein Umfeld, das sie lässt.

Stammzelltherapien gehören zu den sichtbarsten Hoffnungen der modernen Medizin. Zugleich hat die Grundlagenforschung der letzten zwanzig Jahre ihr Bild von Stammzellen verschoben, und diese Verschiebung ist in der öffentlichen Wahrnehmung kaum angekommen.

Somatische Zellen sind alle Zellen des Körpers außer Ei- und Samenzellen. Die meisten von ihnen sind spezialisiert: eine Hautzelle, eine Leberzelle, eine Muskelfaser. Dazwischen sitzen in fast allen Geweben wenige unspezialisierte Zellen, die sich teilen und Nachschub bilden können. Das sind die adulten Stammzellen, auch somatische Stammzellen genannt. Anders als embryonale Stammzellen können sie meist nur die Zelltypen ihres eigenen Gewebes bilden.

Lange galten diese Stammzellen als Ersatzteillager, das sich mit den Jahren leert. Heute beschreibt die Forschung sie vor allem als Signalzellen, die Botenstoffe senden und empfangen. Ob eine Stammzelle ruht, sich teilt oder altert, entscheidet sich zu einem großen Teil in ihrer Umgebung, der Nische. Dieser Überblick erklärt, was dafür belegt ist, was Stammzelltherapien heute leisten und was dein Alltag mit derselben Biologie zu tun hat.

Samen-und-Boden-Bild: Stammzellen sind die Samen, das Mikroumfeld ist der Boden. Dieselben Samen, anderer Boden, anderes Wachstum.

Der Samen bleibt, der Boden ändert sich: ein Bild für Stammzelle und Mikroumfeld, kein Messergebnis.

Stammzellen sind nicht weg, sie sind still

Ein verbreitetes Bild sagt: Im jungen Körper gibt es viele Stammzellen, im alten sind sie aufgebraucht, darum heilt alles langsamer. Die Forschung zeichnet ein anderes Bild. In Muskel, Haut, Darm, Knochenmark und vielen anderen Geweben bleiben Stammzellen ein Leben lang erhalten. Was mit dem Alter vor allem nachlässt, ist ihre Aktivität.

Ein Versuch an Mäusen hat das besonders klar gezeigt. Conboy und Kollegen (2005) verbanden den Blutkreislauf alter und junger Tiere. Die Stammzellen im Muskel der alten Tiere, die sogenannten Satellitenzellen, wurden wieder aktiv, teilten sich und reparierten verletzten Muskel fast wie in jungen Tieren. Auch die Leberzellen der alten Tiere teilten sich wieder häufiger. Die Zellen waren also nicht verbraucht. Ihnen fehlten die passenden Signale aus ihrer Umgebung (Tier; Conboy et al., 2005).

Die Biologie unterscheidet deshalb Kapazität und Aktivität. Die Kapazität bleibt lange erhalten. Ob sie genutzt wird, hängt von etwas ab, das nicht in der Zelle sitzt, sondern um sie herum.

Vom Ersatzteil zum Signal: was Stammzellen wirklich tun

Stammzellen kennen drei Grundzustände. Aktiv teilen sie sich und bilden neue Zellen. Ruhend, die Forschung sagt quieszent, warten sie voll funktionsfähig auf ein Signal; das ist im gesunden Gewebe der häufigste Zustand. Gealtert oder seneszent können sie sich nicht mehr teilen und senden selbst Entzündungssignale aus. Solche seneszenten Zellen gelten als ein Baustein der stillen Altersentzündung (Übersicht; Franceschi und Campisi, 2014).

Besonders gut untersucht sind die mesenchymalen Stammzellen aus Knochenmark und Fettgewebe. Lange hoffte man, dass sie sich nach einer Injektion in neuen Knorpel, Herzmuskel oder Nervengewebe verwandeln. Das geschieht kaum. Arnold Caplan, der den Namen einst geprägt hatte, schlug 2017 vor, sie in „Medicinal Signaling Cells“ umzubenennen, medizinische Signalzellen. Sie wandern zu verletztem Gewebe und geben Botenstoffe ab, die Entzündung dämpfen und Reparatur anstoßen. Das neue Gewebe bauen dann die ortsansässigen Stammzellen des Menschen selbst (Übersicht aus Zelle, Tier und Mensch; Caplan, 2017). Diese Wirkung auf Nachbarzellen heißt parakrin.

Ein Beispiel aus dem Tierversuch: Bei Mäusen mit Blutvergiftung programmierten Knochenmarkzellen die Fresszellen des Immunsystems über den Botenstoff Prostaglandin E2 so um, dass sie mehr entzündungsdämpfendes Interleukin-10 bildeten, und mehr Tiere überlebten (Tier; Németh et al., 2008). Stammzellen wirken in dieser Lesart weniger wie Handwerker und mehr wie Dirigenten.

Drei Zustände einer Stammzelle: aktiv und teilend, ruhend und wartend, seneszent mit Entzündungssignalen.

Drei Zustände einer Stammzelle: aktiv, ruhend, seneszent. Welcher es wird, entscheidet auch ihr Umfeld.

Die Nische: das Mikroumfeld entscheidet mit

Wenn Stammzellen vor allem über Signale wirken, wird wichtig, was diese Signale empfängt und was die Stammzelle selbst hört. Die Forschung nennt den unmittelbaren Ort einer Stammzelle ihre Nische, das weitere Umfeld ihr Mikroumfeld: Nachbarzellen, Botenstoffe, Sauerstoff, Nährstoffe und Hormone. Geformt wird es von drei Regulationssystemen, die ständig miteinander verbunden sind: Immunsystem, Nervensystem und Stoffwechsel.

Stille Entzündung. Mit dem Alter steigt bei vielen Menschen ein niedriger, dauerhafter Entzündungston, in der Forschung Inflammaging genannt. Er hängt beim Menschen mit vielen Alterskrankheiten zusammen (Mensch, Beobachtung; Franceschi und Campisi, 2014). Für die Stammzelle heißt ein solches Umfeld: Abwehr hat Vorrang vor Aufbau (Modell).

Stoffwechsel unter Dauerlast. Dauerhaft hohe Insulinspiegel und Zellkraftwerke, die nicht mehr flexibel umschalten, verschieben das Umfeld Richtung Aufbau ohne Aufräumen. Die Aufräumprogramme der Zelle, Autophagie genannt, laufen dann seltener (Modell).

Nervensystem ohne Pause. Kurzer Stress ist ein Anpassungsreiz. Dauerstress mit zu wenig Tiefschlaf nimmt dem Körper die Phasen, in denen er besonders repariert (Modell).

Diese drei verstärken sich gegenseitig. Entzündung macht Zellen weniger empfindlich für Insulin, und Dauerstress verschärft beides. Wer sich „alles gleichzeitig“ fühlt, beschreibt oft genau dieses Zusammenspiel.

Modell der Regenerationsmedizin: Nervensystem, Immunsystem und Stoffwechsel überlappen sich, in der Mitte ein Mitochondrium.

Drei Regulationssysteme formen das Mikroumfeld (Modell).

Gleiche Schalter, zwei Zugänge: Therapie und Alltag

Legt man die Forschung zu Stammzelltherapien und die zu Bewegung, Schlaf und Ernährung nebeneinander, fällt auf: Beide reden über dieselben Schalter. Entzündung, die abklingt. Fresszellen, die von Angriff auf Reparatur umstellen. Zellkraftwerke, die sich erneuern.

Für Bewegung ist ein solcher Schalter gut beschrieben. Muskelarbeit aktiviert den Eiweißschalter PGC-1-alpha, der die Bildung neuer Mitochondrien anstößt und zugleich mit weniger Entzündung verbunden ist (Tier und Mensch; Handschin und Spiegelman, 2008). Auch für therapeutische Zellen spielt der Zustand eine Rolle: Wie sie vorbereitet werden, verändert die Botenstoffe, die sie abgeben (Zelle, Tier; Miceli et al., 2021).

Der Unterschied liegt weniger im Was als im Wie oft. Eine Therapie ist ein Impuls zu einem Zeitpunkt. Der Alltag sendet seine Signale jeden Tag, auch in die Nische, in die ein solcher Impuls fällt. Wie stark das den Erfolg einer Stammzelltherapie beim Menschen beeinflusst, ist kaum untersucht; das Bild von Samen und Boden ist ein Modell, kein Messergebnis.

Vergleichsgrafik: Stammzelltherapie und Alltag zielen auf dieselben molekularen Schalter wie Entzündung, Fresszellen und Mitochondrien.

Gleiche Schalter, zwei Zugänge: Therapie als Impuls, Alltag als tägliches Signal (vereinfachtes Modell).

Was Stammzelltherapien heute können und was nicht

Fest etabliert ist die Übertragung von Blutstammzellen, etwa bei bestimmten Erkrankungen des Bluts und des Immunsystems. Sie gehört in spezialisierte Zentren. Für die meisten anderen Einsatzgebiete, von Gelenken über Herz bis Nervensystem, laufen klinische Studien; ein belegter Nutzen fehlt bisher oder ist auf einzelne Fragen begrenzt. In der EU gelten aufbereitete Stammzellprodukte als Arzneimittel für neuartige Therapien und brauchen eine Zulassung.

Daneben gibt es weltweit Kliniken, die Stammzellbehandlungen außerhalb von Studien und Zulassung anbieten. Caplan beschrieb Hunderte solcher Kliniken, die mit der Vorstellung werben, die Zellen würden sich in neues Gewebe verwandeln (Caplan, 2017). Dass das kein harmloser Umweg ist, zeigt ein Bericht über drei Menschen, die sich in einer solchen Klinik in den USA Zellen aus dem eigenen Fettgewebe in beide Augen spritzen ließen. Alle drei verloren danach schwer ihr Sehvermögen, teils vollständig (Mensch, Fallserie; Kuriyan et al., 2017).

Ob eine Stammzelltherapie bei dir in Frage kommt und ob es dafür eine laufende Studie gibt, klärt die Fachärztin für dein Organ. Was du mitbringen kannst: die Frage, ob das Verfahren zugelassen ist oder in einer registrierten Studie geprüft wird, und wer die Verantwortung für Nachsorge und Nebenwirkungen übernimmt. Was parallel weiterläuft, ist dein Alltag, der die Nische jeden Tag mitprägt.

Der gemeinsame Nenner: Energie in der Zelle

Entzündung, Stoffwechsel, Stress und Stammzellaktivität laufen an einem Ort zusammen, den die Regenerationsmedizin besonders genau anschaut: den Mitochondrien. Sie liefern den größten Teil der Energie, die eine Zelle zum Teilen und Reparieren braucht. Und sie lesen Reize wie Bewegung, Kälte oder Fasten als Herausforderung oder Gefahr und geben das an die Zelle weiter (Lehrbuchwissen und Modell).

Mitochondrien sind damit nicht die eine Ursache des Alterns, sondern eine Stelle, an der viele Wege zusammenlaufen. Wer verstehen will, wie Regeneration grundsätzlich funktioniert, findet den nächsten Schritt im Überblick zu den Mitochondrien und zum Immunsystem.

Praxisrelevanz

Der Rahmen verschiebt die Frage. Statt „Welche Therapie holt meine Regeneration zurück?“ lautet sie: „In welches Umfeld fällt jede Maßnahme, und was prägt dieses Umfeld im Alltag?“

Für Bewegung ist der Weg über Mitochondrien und Entzündung gut beschrieben (Handschin und Spiegelman, 2008). Für Schlaf, Licht und Erholung gibt es Zusammenhänge mit Entzündungswerten beim Menschen, aber kaum Studien, die direkt Stammzellen messen. Keine dieser Maßnahmen ist eine Behandlung einer Krankheit; sie sind der Boden, auf dem ärztliche Entscheidungen getroffen werden.

zum Merken
Der Samen bleibt, der Boden kippt. Ob Stammzellen erneuern, entscheidet ihr Umfeld mit.

Das Fundament dahinter

In jeder Zelle sind Mitochondrien Sensor und Effektor: Sie spüren, ob Herausforderung oder Gefahr ansteht, und stellen danach Energie bereit oder schalten in den Schutzmodus, in der Forschung Cell Danger Response.

Drei Systeme antworten gemeinsam: Stoffwechsel, Nervensystem und Immunsystem; was in der Zelle passiert, passiert im ganzen System.

Was sich oft genug wiederholt, bleibt: Über das Körpergedächtnis werden aus Zuständen Eigenschaften, in beide Richtungen.

Regeneration braucht, wofür die sechs Ärzte der Regeneration stehen: Atmung, Nahrung, Bewegung, Naturkraft, Verbindung und Story; die ärztliche Behandlung läuft weiter.

Deine Entscheidung

Deine Entscheidung. Wenn du verstehen möchtest, wie dein Körper regeneriert, kannst du eine Woche lang auf drei Dinge achten:

Wie schnell erholst du dich nach Belastung, etwa nach einem langen Tag oder nach Sport mit Muskelkater?

Wie viel echte Erholung steckt in deinen Nächten und Pausen?

Und wenn dir eine Stammzellbehandlung angeboten wird: Welche Fragen möchtest du der Fachärztin stellen, bevor du entscheidest? Die Begriffe unten helfen dabei.

Vor jedem Ausprobieren kannst du dich fragen:

  1. Ist es biologisch plausibel?
  2. Ist das Risiko klein?
  3. Hat deine Ärztin geklärt, dass keine Gefahr dahintersteckt?
  4. Kannst du es an dir beobachten?

Was wir nicht wissen: Dass Stammzellen im Alter erhalten bleiben und stark auf ihr Umfeld reagieren, ist im Tier gut belegt. Dass mesenchymale Stammzellen vor allem über Botenstoffe wirken, stützen Zell-, Tier- und Patientenstudien. Wie stark Bewegung, Schlaf und Ernährung beim Menschen die Stammzellen selbst verändern, wissen wir nicht genau. Für die meisten Stammzelltherapien fehlt ein belegter Nutzen; sie gehören in Studien.

Zum Nachschlagen

Begriffe fürs Arztgespräch
  • Der Ort, an dem die Stammzelle sitzt: Stammzellnische, Mikroumfeld
  • Stammzellen aus Knochenmark oder Fett: mesenchymale Stromazellen (MSC)
  • Die Zellen wirken über Botenstoffe: parakrine Wirkung, Sekretom
  • Gealterte Zellen, die Entzündung senden: zelluläre Seneszenz
  • Eine leise Entzündung im Alter: Inflammaging
  • Ist das zugelassen?: Arzneimittel für neuartige Therapien (ATMP), Zulassung
  • Wird das in einer Studie geprüft?: registrierte klinische Studie
Wer klärt was

Ob eine Krankheit dahintersteckt und wie sie behandelt wird, klärt deine Ärztin. Seelische Last gehört zu deiner Therapeutin. Was du im Alltag für deine Regeneration tust, begleitet ein Mentor. Entscheiden tust du.

Häufige Fragen (6)

Gehen die Stammzellen mit dem Alter aus?

Meist nicht. In vielen Geweben bleiben Stammzellen erhalten, aber sie werden seltener aktiv. Im Tierversuch sprangen die Muskelstammzellen alter Mäuse wieder an, als ihr Blut mit dem junger Tiere verbunden wurde (Conboy et al., 2005). Das spricht dafür, dass vor allem die Signale aus dem Umfeld nachlassen.

Was sind somatische Zellen?

Alle Körperzellen außer Ei- und Samenzellen. Die meisten sind spezialisiert. Adulte Stammzellen sind somatische Zellen, die noch Nachschub für ihr Gewebe bilden können; man nennt sie deshalb auch somatische Stammzellen.

Was bedeutet „parakrine Wirkung“?

Eine Zelle gibt Botenstoffe ab, die auf Nachbarzellen im selben Gewebe wirken, nicht über das Blut auf ferne Organe. Mesenchymale Stammzellen wirken nach heutigem Wissen vor allem so (Caplan, 2017).

Sind Stammzelltherapien Unsinn?

Nein. Die Übertragung von Blutstammzellen ist fest etabliert, und viele andere Ansätze werden in Studien geprüft. Für die meisten Einsatzgebiete fehlt aber ein belegter Nutzen. Angebote außerhalb von Studien und Zulassung sind unbelegt und haben in Einzelfällen schwere Schäden verursacht (Kuriyan et al., 2017). Ob eine Therapie für dich in Frage kommt, klärt die Fachärztin.

Kann man Stammzellen aktivieren?

Der Körper tut das selbst, wenn das Umfeld passt. Muskelstammzellen springen etwa bei Reparaturbedarf nach Belastung an (Lehrbuchwissen). Wie stark sich das durch den Alltag beim Menschen steuern lässt, ist kaum untersucht; die besten Belege für die Rolle des Umfelds stammen aus Tierversuchen.

Wirken Pflanzenstammzellen in Cremes auf meine Stammzellen?

Pflanzenzellen können keine menschlichen Zellen ersetzen. In Kosmetik werden meist Extrakte aus Pflanzenzellkulturen verwendet. Dass sie die Stammzellen der Haut beim Menschen messbar beeinflussen, ist nicht belegt.
Quellen (6)
  • Mesenchymal Stem Cells: Time to Change the Name!
    Caplan A.I. – Stem Cells Translational Medicine (2017) DOI: 10.1002/sctm.17-0051
  • Chronic Inflammation (Inflammaging) and Its Potential Contribution to Age-Associated Diseases
    Franceschi C., Campisi J. – The Journals of Gerontology Series A: Biological Sciences and Medical Sciences (2014) DOI: 10.1093/gerona/glu057
  • Therapeutic Properties of Mesenchymal Stromal/Stem Cells: The Need of Cell Priming for Cell-Free Therapies in Regenerative Medicine
    Miceli V., Bulati M., Iannolo G., Zito G., Gallo A., Conaldi P.G. – International Journal of Molecular Sciences (2021) DOI: 10.3390/ijms22020763
  • Proteomic aging clock predicts mortality and risk of common age-related diseases in diverse populations
    Argentieri M.A., Xiao S., Bennett D., Winchester L., Nevado-Holgado A.J., Ghose U., et al. – Nature Medicine (2024) DOI: 10.1038/s41591-024-03164-7
  • The role of exercise and PGC1α in inflammation and chronic disease
    Handschin C., Spiegelman B.M. – Nature (2008) DOI: 10.1038/nature07206
  • Bone marrow stromal cells attenuate sepsis via prostaglandin E2–dependent reprogramming of host macrophages to increase their interleukin-10 production
    Németh K., Leelahavanichkul A., Yuen P.S.T., Mayer B., Parmelee A., Doi K., et al. – Nature Medicine (2008) DOI: 10.1038/nm.1905

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