Kalzium maßgeblich an Heilung von Wunden beteiligt

Kalzium bewegt Zellen zum Wundverschluss

Ein deutsches Forschungsteam konnte erstmals belegen, dass Kalzium maßgeblich an dem Verschluss von Wunden in der äußeren Hautschicht beteiligt ist. Der Mineralstoff sorgt laut der aktuellen Studie dafür, dass sich die Zellen rund um die Wunde nicht versteifen.

Eine Arbeitsgruppe der Philipps-Universität Marburg um Physiologieprofessor Dr. Sven Bogdan hat herausgefunden, welche Rolle Kalzium in der Wundheilung übernimmt. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in dem renommierten Fachjournal „Nature Communications“ präsentiert.

Das Gerüst der Zellen

Wie die Forschenden berichten, benötigen nahezu alle tierischen Zellen ein Protein namens Aktin. Dieses „Gerüstprotein“ kontrolliert die Form und die Beweglichkeit von Zellen. Durch die Anlagerung von Aktin-Fäden können Verstrebungen gebildet werden, die es der Zelle ermöglichen, Ausstülpungen oder Zellfortsätze zu bilden, falls nötig.

„Kalziumwellen gelten als wichtiges Signal, das auf das Aktin-Zellskelett einwirkt“, bestätigt Studienleiter Bogdan. Die zugrundeliegenden Mechanismen bei diesem Prozess galten bislang jedoch als nicht ausreichend verstanden.

Zellgerüste können verstärkt und geschwächt werden

Wie die Arbeitsgruppe herausfand, sorgt ein Protein mit der Bezeichnung Swip-1 dafür, dass Aktin-Fäden miteinander vernetzt werden. „Um ihre Beweglichkeit zu erhalten, sind die Zellen aber auch in der Lage, stark vernetzte Gerüste in schwach vernetzte, viskose Netzwerke umzuwandeln“, erklärt der Professor.

Um herauszufinden, welche Mechanismen dafür verantwortlich sind, ob Zellgerüste verstärkt oder geschwächt werden, entwickelte das Team um Bogdan einen Versuchsaufbau, in dem sie mit einem Schneidelaser einzelne Zellen aus dem Gewebe eliminieren konnten.

„Die Verwundung verändert die Lage dramatisch“, betont Studienerstautorin Franziska Lehne. Nach der Verletzung überschwemmt eine Kalzium-Welle das beschädigte Gewebe. Im Anschluss beginnen die Zellen am Wundrand mit dem Verschluss der Wunde.

Prinzip ähnelt einem Reißverschluss

„In den ersten Minuten sammelt sich in diesen Zellen der Gerüstbaustein Aktin, um breite Ausstülpungen zu bilden, sogenannte Lamellipodien“, erläutert Lehne.

Danach bündeln sich laut den Forschenden Aktin-Fäden eher am Wundrand und verkürzen sich, so dass Zellen in Richtung der Wunde gezogen werden und diese, wie bei einem Reißverschluss, verschließen.

Kalzium sorgt für ein elastisches Gerüst am Wundrand

Darüber hinaus konnte das Team auch den Mechanismus aufklären, mit dem die Aktin-Vernetzung gesteuert wird. Der Studie zufolge verknüpft das Protein Swip-1 bei Anwesenheit von Kalzium die Aktin-Fäden weniger stark, wodurch das Gerüst elastisch bleibt.

„Unsere Daten zeigen, dass Kalzium das Vernetzungsprotein Swip-1 davon abhält, das Aktin-Gerüst im Zellinneren zu versteifen“, resümiert Bogdan. (vb)