Neue Erkenntnisse zur Muskelgesundheit: Wie Nervenverbindungen den Genesungsprozess beeinflussen

Jena/Cottbus. Die Funktionsweise unserer Muskeln und ihr Reparaturprozess sind eng mit der Nervenversorgung verbunden. Doch was geschieht, wenn diese Verbindungen gestört werden?  Ein Forschungsteam um Julia von Maltzahn, Professorin für Stammzellbiologie des Alters an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg (BTU) und ehemalige Forschungsgruppenleiterin am Leibniz-Institut für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut Jena (FLI), konnte jetzt nachweisen, dass solche Unterbrechungen der Nervenversorgung nicht nur einen erheblichen Einfluss auf die Funktionalität der Muskeln, sondern auch auf deren Regenerationsfähigkeit haben. Die Daten wurden im März 2024 im Journal “npj Regenerative Medicine” veröffentlicht.

Die Untersuchungen haben gezeigt, dass sich bei einer Unterbrechung der Nervenverbindungen zu den Muskeln vor allem die Muskelfasern verändern, welche einen wichtigen Bestandteil der Nische der Muskelstammzellen darstellen. Durch den Verlust der Nervenverbindungen ändert sich die Zusammensetzung der von den Muskelfasern abgegebenen Signalmoleküle, wodurch die Funktionalität der Stammzellen im Skelettmuskel beeinträchtigt wird. Da Muskelstammzellen für die Regeneration nach Verletzungen unerlässlich sind, führt die Störung der Muskelstammzellen zu einer verminderten Reparatur des geschädigten Muskels. Darüber hinaus dokumentierte das Forscherteam um Julia von Maltzahn, dass der Verlust der Nervenversorgung auch die Integrität der Muskelfasern selbst beeinflusst. Die Erstautorin Henriette Henze fasst die Ergebnisse so zusammen: “Zunächst verändern sich die Muskelfasern in Architektur und Verhalten, wodurch sie bestimmte Substanzen aussenden, welche wiederum die Eigenschaften und damit die Aktivität der Stammzellen beeinflussen.”

Ein Zusammenhang zwischen Nervenverletzungen und beeinträchtigter Muskelheilung war zwar in Fachkreisen bekannt, allerdings konnte nun nach fünf Jahren akribischer Forschung auch die Ursache für die Veränderungen im Verhalten der Stammzellen im Muskel gefunden werden. Das ebnet den Weg für weiterführende Ansätze. “Unsere Ergebnisse sind auch auf andere Organsysteme übertragbar, die aus verschiedenen Zellsystemen bestehen. Es ist wichtig, das Gesamtgefüge des Gewebes zu analysieren, um die Ursachen für Veränderungen in der Regenerationsfähigkeit zu verstehen”, sagt Julia von Maltzahn. In einem nächsten Schritt könne nun untersucht werden, welche Moleküle genau zu diesen Verhaltensänderungen bei den Stammzellen führen und wie sich dies unterbinden lässt. Die jetzt gewonnenen Erkenntnisse sind somit maßgebliche Grundlage dafür, dass in Zukunft Verletzungen und Muskelerkrankungen – vor allem auch im Alter – effektiver behandelt werden können.

Publikation

Denervation alters the secretome of myofibers and thereby affects muscle stem cell lineage progression and functionality

Henriette Henze 1, Sören S Hüttner 1, Philipp Koch 1, Svenja C Schüler 1, Marco Groth 1, Björn von Eyss 1, Julia von Maltzahn 2 3

DOI: 10.1038/s41536-024-00353-3 M

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