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Embryonale und adulte Stammzellen

Was sind Stammzellen?

Autor: Karin Wunder, Medizinautorin / Expertenteam
Letzte Aktualisierung: 04. Juni 2019

Stammzellen sind die Ursprungszellen aller Zellen im menschlichen Körper. Sie können sich zu verschiedenen Geweben und Organen entwickeln – und werden daher für Medizin und Forschung immer wichtiger.

Was sind Stammzellen?
In der Nabelschnur befinden sich besonders viele Stammzellen, weshalb immer mehr Eltern das Nabelschnurblut einlagern lassen.
© iStock.com/dmf87

Stammzellen sind ursprüngliche Zellen, die zwei besondere Fähigkeiten haben: Sie können sich einerseits sehr häufig teilen und somit neue Stammzellen bilden, andererseits können sie sich spezialisieren. Stammzellen können zu verschiedenen Zelltypen ausreifen und unterschiedliche Gewebe und Organe bilden.

In diesem Artikel lesen Sie:

Stammzellen sind besondere Körperzellen

Aus Stammzellen können sich alle möglichen Körperzellen entwickeln, also Zellen für Blut, Muskeln, Nerven oder Organe. Sie verfügen über die Fähigkeit, sich häufig teilen zu können. Jeder Mensch verfügt über Stammzellen, sie lassen sich vor allem im Knochenmark, aber auch im Blut und den meisten Organen nachweisen. Da sich im Knochenmark besonders viele Stammzellen befinden, werden sie dort auch zu therapeutischen- oder Forschungszwecken entnommen. Die so gewonnenen Zellen lassen sich im Labor zu bestimmten Zelltypen vermehren.

Aktuell wird intensiv erforscht, wie erkrankte Organe durch Stammzellen dazu angeregt werden können, sich selbst zu regenerieren. Teilweise wird dies schon in der Praxis durchgeführt. Vor allem die aus Stammzellenspenden verwendeten Blutstammzellen aus dem Knochenmark oder Blut können nach einer Transplantation neue Blutzellen bilden.

Arten von Stammzellen

Je nach ihren Eigenschaften unterscheidet man drei Arten von Stammzellen:

  • Monopotente Stammzellen ("multipotente Zellen") entwickeln sich nur zu einer Zellart. Bei ihnen handelt es sich um adulte Stammzellen, die in jedem Menschen lebenslang vorhanden bleiben. Sie befinden sich in fast jedem Körpergewebe. Ihre Aufgabe ist die Regeneration beschädigten Gewebes. Vor allem Organe, die über eine große Regenerationsfähigkeit verfügen, enthalten viele dieser Zellen.

  • Pluripotente Stamzellen können sich zu nahezu jeder der etwa 300 möglichen Körperzellen entwickeln. Es handelt sich bei ihnen um embryonale Stammzellen: Eine befruchtete Eizelle entwickelt sich durch Zellteilung innerhalb von vier Tagen zu einem Embryo von etwa 0,15 Millimetern Größe. Die embryonalen Stammzellen sind in einem frühen Stadium in ihrer Funktion noch nicht festgelegt. Aus ihnen kann rein theoretisch jeder gebräuchliche Zelltyp und somit jedes Gewebe des menschlichen Körpers hervorgehen.

  • Aus totipotenten Stammzellen ("omnipotente Zellen") kann sich ein vollständiges Lebewesen entwickeln. Beim Menschen sind die Zellen nur in einem sehr frühen Stadium bis zum Acht-Zellen-Stadium unmittelbar nach der Befruchtung totipotent. Im Rahmen einer natürlichen Empfängnis ist das etwa der Zeitraum zwischen Befruchtung und Einnistung der Eizelle in die Gebärmutter. Theoretisch könnte sich in dieser Zeit aus jeder Zelle der befruchteten Eizelle ein eigenständiger Mensch entwickeln. Ein anschauliches Beispiel dafür ist die Entstehung eineiiger Zwillinge: Die Eizelle teilt sich aus unbekannten Gründen und es entwickeln sich aus ihr zwei identisch aussehende Menschen, die über die gleichen Erbanlagen verfügen.

Verwendung embryonaler Stammzellen ist umstritten

Die Verwendung embryonaler Stammzellen zu Forschungs- und Therapiezwecken ist in Deutschland wie in den meisten anderen Ländern stark eingeschränkt. Ihre Verwendung gilt als ethisch und moralisch bedenklich, da sie hauptsächlich aus sogenannten "überzähligen Embryonen" im Zusammenhang mit künstlichen Befruchtungen oder aus dem Gewebe abgetriebener Föten gewonnen werden. Zudem gilt der Embryo für viele Menschen bereits nach Verschmelzung von Ei- und Samenzelle als menschliches Leben und damit als besonders schutzbedürftig.

Unter bestimmten Voraussetzungen darf jedoch auch in Deutschland mit embryonalen Stammzellen geforscht werden. Welche das sind, ist im 2002 in Kraft getretenen Stammzellgesetz geregelt. Jedes Forschungsvorhaben beziehungsweise jede Einfuhr zu Forschungszwecken muss zunächst von der Zentralen Ethik-Kommission für Stammzellenforschung geprüft und genehmigt werden.

Entgegen der weit verbreiteten Meinung handelt es sich bei den Zellen des Nabelschnurbluts Neugeborener nicht um embryonale-, sondern um adulte Stammzellen.

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Adulte Stammzellen

Erwachsene oder adulte Stammzellen findet man unter anderem im Knochenmark, im Blut, in verschiedenen Organen, im Knorpel, in der Haut und im Darm. Adulte sind nicht mehr so flexibel wie embryonale Stammzellen, sondern sie entwickeln sich in der Regel zu den Zelltypen "ihres" jeweiligen Organs, in dem sie bereits vorspezialisiert wurden. So können sich zum Beispiel aus der Leber entnommene Stammzellen zu Lebergewebe, nicht aber zu Hautgewebe entwickeln.

Allerdings ist es bereits unter Forschungsbedingungen gelungen, Stammzellen des Knochenmarks – aus denen sich normalerweise Blutzellen entwickeln – so umzuprogrammieren, dass sich daraus Nervenzellen entwickelten. Die Bedingungen und Faktoren allerdings, die eine solche Umprogrammierung ermöglichen, sind zur Zeit noch nicht geklärt.

Das Gewinnen von adulten Stammzellen gilt als ethisch unbedenklich. Bei Zellen aus dem Knochenmark kommt ein gewisses Entnahmerisiko hinzu, vor allem das Narkoserisiko, da die Entnahme aus der Beckenschaufel unter Vollnarkose stattfindet.

Stammzelltherapie

Stammzellen werden vor allem bei der Therapie von bösartigen Erkrankungen des Blutes, wie etwa Blutkrebs (Leukämie), eingesetzt. Mittels Stammzelltransplantation werden gesunde Stammzellen vom Spender zum Empfänger übertragen. Auch eine Eigenspende ist möglich, dabei besteht im Gegensatz zur Spende keine Abstoßungsgefahr.

Innerhalb der Familie finden nur etwa ein Drittel aller Erkrankten einen geeigneten Spender. Die Stammzellspende ist daher von großer Bedeutung für die Behandlung von schweren Krankheiten. Meist werden dafür Stammzellen aus dem Knochenmark benötigt.

Das Knochenmark enthält besonders viele adulte Blutstammzellen, also Stammzellen, aus denen sich Blutzellen entwickeln können. Ist die Blutbildung gestört, zum Beispiel aufgrund einer aggressiven Chemotherapie oder schweren Erkrankungen wie Blutkrebs, kann eine Stammzell- oder Knochenmarktransplantation die Blutbildung wieder aktivieren. In der Regel lassen sich die Zellen per Bluttransfusion übertragen. Aus dem Blut gelangen sie in die Markröhren der Knochen. Ist die Stammzelltransplantation erfolgreich verlaufen, siedeln sie sich dort an und bilden nach einigen Wochen neue, gesunde Blutzellen.

Auch aus dem Blut können Stammzellen isoliert werden. Weil dort aber nur sehr wenige dieser besonderen Zellen vorhanden sind, ist eine Vorbehandlung des Spenders mit Wachstumsfaktoren notwendig, um die Ausbeute zu erhöhen. Dafür ist die Entnahme selbst per Blutspende möglich und damit fast risikofrei. Zudem beginnen die so gewonnen Blutstammzellen im Empfänger schneller mit der Blutbildung.

Forscher streben an, bei verletzten, erkrankten oder vorzeitig abgenützten Geweben oder Organen Stammzellen aus medizinischen Gründen zu transplantieren. Dadurch sollen geschädigte Organe durch außerhalb des Körpers gezüchtete, passende Zellen repariert oder ersetzt werden können. Am Fraunhofer-Institutszentrum in Stuttgart wird aktuell sogar daran gearbeitet, pluripotente Stammzellen künstlich zu erzeugen, um daraus Organe züchten zu können.

Stammzellen aus Nabelschnurblut

Als relativ neue und vielseitige Quelle verschiedener Stammzellen gilt das Nabelschnurblut, welches nach der Entbindung in der Nabelschnur zurückbleibt. Diese Zellen sind zwar schon geringfügig geprägt, gelten aber als unbelastet und teilen sich wesentlich häufiger als adulte Stammzellen von Erwachsenen. Darüber hinaus sind sie wesentlich anpassungsfähiger, verursachen nach einer Transplantation seltener Abstoßungsreaktionen oder Infektionen.

Nabelschnurblut.

Stammzellen spenden

Stammzellen aus dem Blut oder dem Knochenmark können von gesunden Menschen gespendet werden.

Entscheidend für die Kompatibilität zwischen Spender und Empfänger sind bestimmte Gewebemerkmale, die HLA (Humane Leukozyten Antigene). Diese Gewebemerkmale finden sich insbesondere in weißen Blutkörperchen und helfen dem Körper dabei, fremdes vom körpereigenen Gewebe zu unterscheiden. Jeder Mensch verfügt über seinen eigenen, einzigartigen HLA-Code.

Als Spender und Empfänger infrage kommen also Menschen mit einem sehr ähnlichen HLA-Code. Am ähnlichsten sind Gewerbemerkmale unter leiblichen Geschwistern.

Als Stammzellenspender registrieren

In Deutschland haben gesunde Erwachsene die Möglichkeit, sich in Stammzellenspender- oder Knochenmarkspenderdateien zu registrieren. Dabei geben sie zunächst eine Speichelprobe oder eine kleine Blutprobe ab. Die im Labor festgestellten Gewebemerkmale werden in Datenbanken registriert und ständig mit den Bedarfsdaten abgeglichen. In jeder größeren Stadt gibt es heute die Möglichkeit, Stammzellen zu spenden. Eine Übersicht über die Spenderdateien finden Sie auf der Webseite des Zentralen Knochenmarkspender-Registers Deutschland (ZKRD).

Ablauf einer Stammzellenspende

Kommt ein Mensch als Spender infrage, werden Stammzellen aus dem Blut (periphere Stammzellenspende) oder aus dem Knochenmark (Knochenmarkspende) entnommen.

Die periphere Stammzellenspende wird in den meisten Fällen durchgeführt. Die Spende selbst dauert einige Stunden. Hierbei wird der Blutkreislauf des Spenders ähnlich wie bei der Blutplasmaspende an ein Gerät angeschlossen. Die Stammzellen werden direkt aus dem Blut gewonnen. Um sicherzugehen, dass bei der Spende genügend Zellen vorhanden sind, nehmen Spender in den fünf Tagen vor der Stammzellenspende ein Medikament ein, das einen Übergang von Blutstammzellen in das Blut bewirkt. Ist die zunächst gewonnene Menge nicht ausreichend, kann die Spende am folgenden Tag wiederholt werden.

Bei der Knochenmarkspende werden die Stammzellen während einer Operation aus der Beckenschaufel entnommen. Für die Entnahme wird die Beckenschaufel punktiert und dabei etwa 1 Liter Flüssigkeit (Knochenmark und Blut) gewonnen. Hierfür ist ein mehrtägiger Krankenhausaufenthalt nötig. Die entnommene Menge Gewebe wird vom Körper innerhalb von zwei Wochen wieder hergestellt.

Die Wundheilung verläuft in der Regel unproblematisch. Wundinfektionen oder Blutungen können nach der Operation eintreten. Daher bleiben Spender noch zwei bis drei Tage nach der Spende im Krankenhaus. Verdienstausfall sowie alle Kosten rund um den Eingriff werden erstattet.

Risiken der Stammzellenspende

Die Stammzellenspende aus Blut ist risikoarm. Lediglich das vor der eigentlichen Spende einzunehmende Medikament kann Nebenwirkungen wie Abgeschlagenheit, Kopf- und Gliederschmerzen verursachen. Die Knochenmarkspende findet unter Vollnarkose statt, daher bestehen bei dieser Spendeform allgemeine Narkoserisiken wie Störungen des Herz-Kreislaufsystems sowie Wundheilungsstörungen oder Nachblutungen.

Autor: Karin Wunder, Medizinautorin / Expertenteam
Letzte Aktualisierung: 04. Juni 2019
Quellen
Beiträge im Forum "Geburtstermin Juli/August 2018"
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