Wissenschaftler haben beschrieben, wie Zellen aktiviert werden, um Fibrose und Vernarbung von Organen zu verursachen

Eine neue Studie von Unity Health Toronto, die untersucht, wie Fibroblastenzellen im Körper aktiviert werden und so Fibrose und Organvernarbung verursachen, wurde in der Fachzeitschrift Nature Reviews Molecular Cell Biology veröffentlicht. Fibrose und Organvernarbung zählen zu den häufigsten Todesursachen und sind in Industrieländern für bis zu 45 % der Todesfälle verantwortlich.

Fibrose ist ein Prozess, bei dem Fibroblastenzellen in unserem Körper übermäßige Mengen eines Proteinkomplexes namens extrazelluläre Matrix (ECM) produzieren. Die ECM enthält Proteine wie Kollagen, Elastin und Fibronektin und kann als eine Art körperweiter „Klebstoff“ betrachtet werden, der die verschiedenen Organe unseres Körpers verbindet und ihre Grenzen aufrechterhält.

Normalerweise produzieren Fibroblasten ECM, um die Gewebestruktur zu stützen und die Reparatur beschädigten oder verletzten Gewebes zu unterstützen. Beispielsweise wandern Fibroblasten bei einer Schnittwunde unter normalen Umständen zur Schnitt- oder Wundstelle, vermehren sich und produzieren ECM, um die Wundheilung zu unterstützen. Bei einer Fibrose erhalten Fibroblasten jedoch bestimmte Signale, die sie zu einer Überproduktion von ECM anregen.

Diese überschüssige extrazelluläre Matrix, insbesondere überschüssiges Kollagen, kann zur Bildung von Narbengewebe führen, das die Organfunktion beeinträchtigen kann. Fibrose kann in jedem Gewebe oder Organ des Körpers auftreten, einschließlich Lunge, Leber, Nieren und Herz, und wird mit vielen häufigen Erkrankungen in Verbindung gebracht, oft im Spätstadium.

Eine neue Studie fasst einige der Signale und molekularen Mechanismen zusammen, die bei der Aktivierung von Fibroblasten zur Überproduktion von extrazellulärer Matrix (ECM) eine Rolle spielen. Die Forscher diskutieren außerdem die Heterogenität von Fibroblasten und wie sich ihre größere Heterogenität auf den Heilungsprozess auswirken kann.

„Diese Studie versucht, einige unserer Kenntnisse und unser Verständnis – oder Missverständnisse – über Fibroblasten und ihre Aktivierung zu entschlüsseln“, sagte Dr. Boris Hinz, Studienautor und Wissenschaftler am Keenan Centre for Biomedical Science am St. Michael’s Hospital.

„Normalerweise sprechen wir davon, dass Fibroblasten bei normaler Heilung und Fibrose aus einem Ruhezustand aktiviert werden. Doch die zur Bildung neuer extrazellulärer Matrix aktivierten Zellen befanden sich nicht in einem echten Ruhezustand, und nicht alle von ihnen waren Fibroblasten“, sagte Hinz. „Wir wollten genau verstehen, welche Zellen aktiviert wurden. Welche Arten von Aktivierungen fanden statt – zum Beispiel: ‚Was sind die Schlüsselsignale, die diese Fibroblasten aktivieren und wie?‘“

Nukleäre Mechanotransduktion und Myofibroblastengedächtnis. Quelle: Nature Reviews Molecular Cell Biology (2024). DOI: 10.1038/s41580-024-00716-0

Fibroblasten bleiben aktiv. Die Doktorandin Fereshteh Sadat Younesi war an der Durchführung der Studie beteiligt. Younesi ist Mitglied des Hintz-Labors und Studentin am St. Michael's Research Training Center.

„Eines der wichtigsten Signale kommt von mechanischer Belastung in der verdichteten Umgebung der fibrotischen Bereiche. Wenn Gewebe eine Fibrose erleiden, wird es viel steifer als normal, weil diese Fibroblasten beginnen, die ECM zu überproduzieren und neu zu organisieren“, sagte Younesi.

„Diese Fibroblasten spüren die Steifheit um sie herum, wodurch sie auch nach der Heilung der ursprünglichen Verletzung aktiv bleiben. Diese mechanisch induzierten Fibroblasten verschlimmern den fibrotischen Bereich durch ihre ständige Aktivität.“

Hinz sagte, wenn Forscher die Signale und Mechanismen, die an der Fibroblastenaktivierung beteiligt sind, besser verstehen, könnten sie möglicherweise Therapien und Interventionen entwickeln, um diesen Prozess zu unterbrechen und die Überproduktion von ECM zu stoppen und so die Fibrose zu stoppen.

„Wir brauchen eine Möglichkeit, Fibrose zu heilen. Wissenschaftler kennen Fibrose seit etwa einem Jahrhundert, und es gibt immer noch keine Heilung“, sagte Hinz. „Mit derzeit nur zwei zugelassenen Medikamenten können wir die Fibrose in einigen Organen bestenfalls stoppen. Das ultimative Ziel wäre, die narbenbildenden Zellen unter pharmazeutischer Anleitung anzuweisen, überschüssige ECM zu entfernen. Dorthin bewegt sich die Wissenschaft, und das ist der ultimative Traum.“