Mausmodell offenbart Weg zur Wundheilung ohne Narben

Wird ein embryonaler Heilungsmechanismus entsperrt, der sich nach der Geburt abschaltet, könnte dies den Weg zu einer Wundheilung ohne Narben ebnen.

Nach einer Verletzung verschließen epidermale Stammzellen die Oberfläche, und Fibroblasten lagern dichtes Kollagen‑Narbengewebe ab. Aber die Haut enthält auch eine Reihe anderer Zellen, einschließlich Haarfollikeln, Blut‑ und Lymphgefäßen, Schweißdrüsen, Pigmentzellen, Immunzellen, Fettzellen und Nerven. Die meisten dieser anderen Typen regenerieren sich nicht, sodass die vernarbte Haut grundlegend verändert bleibt.

Frühere Studien hatten gezeigt, dass embryonale Wunden ohne Narben heilen konnten, aber die neue Studie zeigt weit mehr. „Im Wesentlichen haben wir einen Weg gefunden, das Ergebnis der Wundheilung viel besser zu machen, indem wir gelernt haben, wie Embryonen das so gut machen,“ so Prof. Ya‑Chieh Hsu vom Harvard Stem Cell Institute, Cambridge (USA). Nach einer Verletzung stellt embryonale Haut alle Zelltypen wieder her, aber diese Fähigkeit verschwindet schnell nach der Geburt. Die Studie zeigt die molekularen Mechanismen hinter diesem Schalter – und wie man sie wieder einschalten kann.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass einige Organe ein inhärentes regeneratives Potenzial behalten, das einfach in Schach gehalten wird – und dass das Entfernen dieser Blockade ausreichend sein kann, um Regeneration zu erlauben,“ sagt Letztautorin Hsu der in „Cell“ veröffentlichten Studie. „Mit anderen Worten, Regeneration muss vielleicht nicht neu aufgebaut, sondern einfach freigesetzt werden.“

Kurzes perinatales Zeitfenster der Regenerationsfähigkeit

Die neuen Ergebnisse beruhen auch auf Forschungen der Erstautorin Dr. Hannah Tam von der Harvard Medical School. Sie lernte, Mikrochirurgie an winzigen Maus‑Embryonen und Neugeborenen unter einem Sektionsmikroskop durchzuführen. Um die Wundheilung zu untersuchen, verwendete Tam ein Biopsie‑Stanzwerkzeug, um ein vollschichtiges Stück Haut zu entfernen, und verglich dann, wie das Organ in embryonalen Mäusen und postnatalen Mäusen zu verschiedenen Zeitpunkten regenerierte.

Eine Herausforderung war es, die Orte der embryonalen Wunden nachzuverfolgen, weil sie so vollständig heilten, dass sie von normaler Haut nicht mehr zu unterscheiden waren. Die Wissenschaftler markierten die Verletzungsstellen mit fluoreszierenden Perlen und Henna‑Tinte.

Sie fanden heraus, dass die Fähigkeit, Haut zu regenerieren, in den Tagen nach der Geburt stetig abnahm. Die dramatischste Veränderung trat von drei Tagen vor der Geburt bis fünf Tage danach auf – ein Fenster von nur acht Tagen.

Bei Mäusen, die drei Tage vor der Geburt verwundet wurden, regenerierte sich die Haut mit verschiedenen Zelltypen und ähnelte stark unversehrter Haut. Aber wenn sie fünf Tage nach der Geburt verwundet wurden, war die Stelle von Epithelzellen bedeckt und wurde mit Kollagen‑Narbengewebe sowie ungewöhnlich dichten Nervenfasern und Immunzellen gefüllt; viele andere Hautzelltypen wuchsen nicht nach.

Innervation behindert Nachwachsen anderer Hautzelltypen

Als Nächstes versuchte das Team, die Schlüsselfaktoren hinter diesen Unterschieden in der Regeneration zu identifizieren. Sie fanden heraus, dass postnatale Wundstellen dicht mit Nerven gefüllt wurden. Diese „Hyperinnervation“ tritt auf, weil Fibroblasten in postnatalen Wunden das Gen Cxcl12 hochregulieren, das übermäßige Nerven an die Verletzungsstelle rekrutiert und das Nachwachsen anderer Hautzelltypen behindert.

Als Forschende Cxcl12 in Wunden postnataler Mäuse gezielt reduzierten, wurde die „Hyperinnervation“ eingeschränkt, und die Haut wuchs mit verschiedenen Zelltypen nach. Das Blockieren der lokalen Nerven‑Signalgebung mit Botulinumtoxin A erzeugte ähnliche Effekte.

Das Team sei mitten in ihrer Forschung gegen eine Wand gestoßen, weil sie annahmen, dass der Regenerationsprozess irgendwie Immunzellen beinhaltete, so Tam. Ein Durchbruch kam, als sie entdeckten, dass die wirkliche Blockade das Signal hinter der Hyperinnervation war – und dass sie es ausschalten konnten, um eine volle Hautregeneration wiederherzustellen.

Embryonale Heilung reaktivieren

„Der überraschende Teil ist, dass wir eine Blockade identifizieren konnten,“ so Tam, die jetzt Postdoktorandin an Scripps Research in Kalifornien ist. „Und diese Blockade erfolgt durch die Interaktion von Fibroblasten und Nerven. Die Beziehung zwischen diesen zwei verschiedenen Zelltypen war bisher nicht im Fokus der Wundheilungsstudien. Ich denke, dass dies für das Feld sehr hilfreich ist, weil wir diese beiden nun wirklich als tatsächliche Kommunikatoren betrachten können.“

Vor der Studie erwartete Hsu, dass der Schlüssel zur Wundheilung darin liegen würde, eine Reihe von „regenerationsfördernden Faktoren“ neu zu erschaffen, um die embryonale Heilung zu imitieren. Die Lösung stellte sich als viel einfacher heraus. „Ich dachte nicht, dass wir eine Bremse lösen müssten, was tatsächlich gute Nachrichten sind – es ist viel einfacher,“ sagte sie. „Es gibt mir Hoffnung, dass dies anwendbar sein könnte, um die Wundheilung beim Menschen zu verbessern.“ (ins)