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Auf Spur der Muskelzellen

Eine Muskelfaser besteht aus nur einer Zelle, hat aber ganz viele Zellkerne. Wie sehr sich diese voneinander unterscheiden, hat nun ein Team des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) untersucht und den Zellkernen gleich einige ihrer Geheimnisse entlockt.

So fanden sie etwa in sich regenerierenden Muskeln ganz unterschiedliche Kerntypen, die sich in ihrer Genaktivität deutlich von ruhenden Muskeln unterscheiden. Bereits eine einzelne Muskelzelle kann aufgrund der Heterogenität ihrer Kerne fast wie ein Gewebe agieren und so vielen verschiedenen Aufgaben nachkommen.
Spezialisierte Kerne finden sich etwa in der Nähe zu anderen Zellen, die an Muskelfasern angrenzen, etwa der Sehne. Erstautorin Carmen Birchmeier: „Wir sind auf hunderte Gene gestoßen, die offenbar in bislang völlig unbekannten kleinen Gruppen von Kernen in der Muskelfaser angeschaltet werden.“

In einem nächsten Schritt untersuchte das Team die Kerne aus Muskelfasern von Mäusen mit Duchenne-Dystrophie. Diese Erkrankung ist die häufigste Form des erblichen Muskelschwunds beim Menschen. „In den Muskelfasern unseres Mausmodells war ein Verlust vieler Zellkerntypen zu beobachten“, berichtet Birchmeier. Andere Typen waren nicht mehr in Clustern organisiert, wie es das Team zuvor gesehen hatte, sondern über die ganze Zelle verstreut. „Als ich das sah, konnte ich es zunächst gar nicht glauben“, erzählt die Forscherin, die darüber hinaus krankheitsspezifische Subtypen von Zellkernen fand, die offenbar versuchen, krankheitsbedingten Schäden entgegenzusteuern.
Da Funktionsstörungen des Muskels auch bei vielen anderen Krankheiten wie Diabetes oder beim alters- und krebsbedingten Muskelschwund zu beobachten sind, lässt sich der Ansatz nun dazu nutzen, auch derartige Veränderungen besser zu erforschen.

Referenzen:
MDC Berlin
Single-nucleus transcriptomics reveals functional compartmentalization in syncytial skeletal muscle cells, Nature Communications 2020, DOI: 10.1038/s41467-020-20064-9.

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Fotocredit: Canva