Wenn Muskeln beansprucht werden, entstehen winzige Risse im Inneren. Wie genau solche Löcher vom Körper geflickt werden, beobachten Forscher mit einem hochauflösenden Echtzeitmikroskop und finden neue Therapieansätze bei Muskelschwund.

Jeder kennt das: Nach einer unüblichen körperlichen Anstrengung schmerzen die Muskeln. Grund dafür sind winzige Risse in den Zellmembranen der Muskelfasern, die auch bei normaler körperlicher Belastung entstehen. Diese Löcher müssen schnellstmöglich wieder geschlossen werden, da sonst die Muskelzellen absterben und Muskelschwund entsteht. Wie genau solch eine Reparatur erfolgt, können Forscher mit Hilfe eines neuen Verfahrens zeigen und die Mechanismen genau erklären.

Für die Untersuchungen haben Wissenschaftler aus verschiedenen Fachrichtungen am Karlsruher Institut für Technologie die Reparaturprozesse in menschlichen Muskelzellen der Skelettmuskulatur und in denen von Zebrafischembryos in höchster Auflösung und in Echtzeit beobachtet. Sie stellten dabei fest, dass ein Riss zuerst von der Zelle selbst mit einem Flicken versehen wird, der neben Proteinen zur Abdichtung auch Lipide enthält, die sogenannte Makrophagen anlockt. Diese Makrophagen sind Bestandteile des Immunsystems und werden auch als Fresszellen bezeichnet.

Makrophagen fressen Flicken

Die Forscher konnten sehen, dass die Makrophagen an die Reparaturflicken an den Zellmembranen andocken und diese auffressen. Erst durch Entfernen des Flickens wird die Zellhülle wieder vollständig hergestellt und überlebt. Die Membranreparatur im intakten Muskel benötigt daher zusätzlich zu der Reparaturflickenbildung in der verletzten Zelle die Hilfe von umherwandernden Makrophagen.

Die Forscher fanden außerdem heraus, wie der Transport der zur Reparatur wichtigen Lipide entsteht und welche Aminosäure dafür verantwortlich ist. Mit diesem Wissen wurde auf Patienten mit Muskelschwund geschaut und erkannt, dass diese genau an dieser Stelle einen Defekt aufweisen. Mit den neuen Erkenntnissen könnten neue Therapien für Menschen mit Muskelschwund entstehen.