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FÖRDERUNG DES WISSENSCHAFTLICHEN NACHWUCHSES

5tem cells

Progenitor cetl populatioris Mature cells



(2aXa)-l)Pi4A)<3
dc
-~-= Q.a.s(c,yY)p^c6')ci +2(l-aXc6))M^)G
dt
da
-^-=(2ap(q,')- Y)p3s(c6)c3 +2(l-a^ci))
dt
dc
Q.a4s(c6)-^p4s(c6y +2q-a3Xc6))pXc«)ö
dcr>
—= Q,ap(ciy-Y)pis{<i)q, +2(1- oAc«))#^) A
-~= 21 -<v<*s Pi'--'1- K
Abb. 2. Mathematisches Modell zur Zelldifferenzierung in Abhängigkeit extrazellulärer Signale15.
Verschiedene Darstellungen: (A) Graphische Darstellung der Modellannahmen, Zunahme der Proliferati-
onsrate und Abnahme der Selbsterneuerung mit fortschreitender Differenzierung. (B) Mathematisches
Multi-Kompartiment-Modell (gewöhnliche Differentialgleichungen). Das Modell beschreibt die zeitliche
Entwicklung mehrerer Su bpopulationen, die den Differenzierungsstufen entsprechen und basiert auf ver-
schiedenen Regulationsmechanismen. Obwohl experimentelle Ergebnisse keinen Rückschluss auf die
exakte Anzahl von Kompartimenten zulassen, wird von mindestens 6 Differenzierungsstufen ausgegangen.
Die Parameter a(s) beschreiben die Selbsterneuerungsfraktion (Anteil der Tochterzellen, die nicht diffe-
renzieren), p(s) beschreibt die Proliferationsraten und d die Sterberate reifer Zellen. Der Parameter s
beschreibt die Konzentration von Signalmolekülen (Zytokinen), die Differenzierung und Proliferation
regulieren.

Bildung17. Molekulare Studien an hämatopoetischen Vorläufer- und mesenchymalen
Stammzellen zeigten einen Zusammenhang zwischen der replikativen Seneszenz
mesenchymaler Stammzellen und einer kontinuierlichen Veränderung des Differen-
zierungspotentials sowie des mRNA- und microRNA-Expressionsprofils10. Ergän-
zend zu diesen experimentellen Studien untersuchten wir mögliche Einflüsse des
Alterungsprozesses, insbesondere der replikativen Seneszenz auf die Stammzelldyna-
mik. Unsere Ergebnisse zeigen die Vereinbarkeit einer lebenslangen Hämatopoese
mit einer Beschränkung auf 50 Zellteilungen sowie mögliche Veränderungen des
Verhältnisses von Stamm- und Vorläuferzellen.