Stammzellen: Definition, Merkmale und Klassifizierung

Definition und Eigenschaften von Stammzellen

Stammzellen sind Zellen, deren Differenzierung noch nicht abgeschlossen ist. Sie können entweder Teil eines mehrtägigen Embryos sein oder als unreife Zellen im erwachsenen Organismus vorhanden sein.

Merkmale von Stammzellen

Stammzellen zeichnen sich durch zwei Hauptmerkmale aus:

• Selbst-Erneuerung: Die Fähigkeit, sich selbst zu teilen und mehr Stammzellen zu produzieren.
• Differenzierung: Die Entstehung verschiedener Tochterzellen, die durch Differenzierung in spezialisierte Zelltypen umgewandelt werden.

Klassifizierung der Stammzellen nach Potenz

Stammzellen werden nach ihrem Differenzierungspotenzial in totipotent, pluripotent und multipotent unterteilt.

Totipotente Zellen

Es gibt ungefähr zweihundert Arten von spezialisierten Zellen, die alle aus undifferenzierten Stammzellen entstehen. Die erste Zelle eines jeden Lebewesens, die Eizelle oder Zygote, ist totipotent, da sie den Embryo und damit den gesamten Körper hervorbringt. Dieses Potenzial kann künstlich in einigen Zellen der ersten vier Teilungen (Morula) beibehalten werden.

Pluripotente Zellen

Fünf Tage nach der Befruchtung entsteht die Blastozyste. Hier findet bereits eine erste Spezialisierung statt, mit der Entstehung:

• einer oberflächlichen Schicht, die den Trophoblasten bildet (aus dem die Plazenta entsteht), und
• einem flüssigkeitsgefüllten Hohlraum, der die innere Zellmasse enthält.

Die Zellen der inneren Zellmasse sind pluripotent, da sie den Fötus mit allen Geweben und Zelltypen des Erwachsenen hervorbringen können.

Obwohl die Zellen der inneren Zellmasse der Blastozyste pluripotent sind, werden sie nicht als embryonale Stammzellen bezeichnet, solange sie in vivo verbleiben. Sie differenzieren sich während der Entwicklung in der Gebärmutter der Frau in verschiedene Zelltypen. Werden sie jedoch aus dem Embryo entnommen und in vitro unter bestimmten Bedingungen kultiviert, erhalten die Stammzellen die beiden Eigenschaften: Selbsterneuerung und Differenzierungskapazität.

Multipotente Zellen

In differenzierten Geweben Erwachsener sind multipotente Stammzellen vorhanden, die Zellen einer oder mehrerer Gewebearten produzieren können. Sie kommen beispielsweise im roten Knochenmark und in der Haut vor. Ihre Existenz wurde in allen Geweben entdeckt. Sie dienen als natürliche Reserven für die Gewebereparatur. Im Knochenmark gibt es zudem einen pluripotenten Zelltyp.

Arten von Stammzellen nach Herkunft

Stammzellen können grundsätzlich in zwei Arten unterteilt werden:

• Embryonale Stammzellen (ES-Zellen):

  Dies ist eine undifferenzierte Zelle aus der inneren Zellmasse der Blastozyste. Wenn sie im Labor kultiviert wird, kann sie unter bestimmten Reizen zur Bildung einer Population differenzierter Zellen führen.

• Adulte Stammzellen (AS-Zellen):

  Dies ist eine undifferenzierte Zelle, die in differenziertem Gewebe gefunden wird. Ihre spezifische Funktion im Körper ist es, als Reserve für die Reparatur von Geweben und Organen zu dienen. Adulte Stammzellen können sich selbst erneuern und, mit gewissen Einschränkungen, zu Zellen des gleichen oder anderer Gewebearten differenzieren, aus denen sie stammen.