Myofibroblast

Ein Myofibroblast ist ein Zellphänotyp , der erstmals als Zwischenzustand zwischen einem Fibroblasten und einer glatten Muskelzelle beschrieben wurde .

Myofibroblasten sind kontraktile, netzartige, spindelförmige Zellen, die durch die Expression von α-glatter Muskelaktin in ihren zytoplasmatischen Stressfasern identifizierbar sind . ^{[ 1 ]}

Im Gastrointestinal- und Urogenitaltrakt finden sich Myofibroblasten subepithelial in den Schleimhautoberflächen. Dort regulieren sie nicht nur die Form der Krypten und Zotten, sondern fungieren auch als Stammzellen in den Darmkrypten und als Bestandteile atypischer antigenpräsentierender Zellen. Sie üben in den meisten Fällen sowohl Stütz- als auch parakrine Funktionen aus.

Myofibroblasten wurden erstmals im Granulationsgewebe während der Wundheilung der Haut identifiziert. ^{[ 2 ]} Typischerweise finden sich diese Zellen im Granulationsgewebe, im Narbengewebe (Fibrose) und im Stroma von Tumoren. Sie kleiden außerdem den Gastrointestinaltrakt aus, wo sie die Form der Krypten und Zotten regulieren.

Myofibroblasten zeigen üblicherweise eine positive Färbung für das Intermediärfilament Vimentin , einen allgemeinen mesenchymalen Marker, für α-glatte Muskelaktin (humanes Gen = ACTA2 ) und für Palladin , ein Zytoskelett-Aktin- Gerüstprotein . Sie sind in einigen Geweben positiv für weitere Marker glatter Muskulatur, wie beispielsweise das Intermediärfilament Desmin , können aber in anderen Geweben Desmin-negativ sein. Eine ähnliche heterogene Positivität kann für nahezu alle Marker glatter Muskulatur vorliegen, mit Ausnahme einiger weniger, die vermutlich nur in kontraktilen glatten Muskeln positiv sind, wie Metavinculin und Smoothelin .

Myofibroblasten erhöhen während und nach ihrer Differenzierung aus Fibroblasten die Expression von Fibronektin , Kollagenen und Hyaluronsäure . Die EDA-Isoform des Fibronektins (EDA-FN) und Kollagen Typ I ( COL1A1 / COL1A2 ) sind typische Marker für die myofibroblastenabhängige Synthese profibrotischer extrazellulärer Matrix.

Einige Myofibroblasten (insbesondere wenn sie eine sternförmige Gestalt aufweisen) können auch GFAP- positiv sein .

Es gibt viele mögliche Wege der Myofibroblastenentwicklung:

1. Partielle Differenzierung einer Fibroblastenzelle zu glatter Muskulatur
2. Aktivierung einer Sternzelle (z. B. hepatische Ito-Zellen oder pankreatische Sternzellen ).
3. Verlust des kontraktilen Phänotyps (oder Erwerb eines "synthetischen Phänotyps") einer glatten Muskelzelle.
4. Direkte myofibroblastische Differenzierung einer im Stromagewebe ansässigen Vorläuferzelle .
5. Ansteuern und Rekrutierung eines zirkulierenden mesenchymalen Vorläufers, der sich entweder direkt wie oben beschrieben differenzieren kann oder sich indirekt über die anderen Zelltypen als Zwischenstufen differenziert.
6. Epitheliale zu mesenchymale Transdifferenzierung ( EMT ) einer Epithelzelle .

Der wohl am besten untersuchte Weg der Myofibroblastenbildung ist die TGF-β1- abhängige Differenzierung aus Fibroblastenzellen . Die Aktivierung der TGF-β-Rezeptoren 1 und 2 führt zur Induktion des kanonischen SMAD2 / SMAD3- Signalwegs. ^{[ 3 ]} Zusammen mit der gleichzeitigen Aktivierung des nicht-kanonischen EGFR- Signalwegs führt dies zur Hochregulation des ACTA2 -Gens und der nachfolgenden Produktion von α-Aktin glatter Muskulatur. Mehrere Regulatoren des Myofibroblasten-Differenzierungswegs wurden beschrieben, darunter Hyaluronan und die CD44- vermittelte Aktivierung des EGFR-Korezeptors. ^{[ 4 ]}

In vielen Organen wie Leber, Lunge und Nieren spielen sie eine zentrale Rolle bei der Fibrose. Im Wundgewebe sind sie an der Wundverfestigung durch extrazelluläre Kollagenfaserablagerung und anschließend an der Wundkontraktion durch intrazelluläre Kontraktion und die damit einhergehende Ausrichtung der Kollagenfasern durch Integrin-vermittelte Zugkräfte an den Kollagenbündeln beteiligt. Perizyten und renale Mesangialzellen sind Beispiele für modifizierte myofibroblastenähnliche Zellen.

Myofibroblasten können die Weiterleitung elektrischer Signale ^{[ 5 ]} , die den Herzrhythmus steuern ^{[ 6 ],} stören und dadurch sowohl bei Patienten nach einem Herzinfarkt als auch bei Föten zu Herzrhythmusstörungen führen. Ursodiol ist ein vielversprechendes Medikament für diese Erkrankung. ^{[ 7 ]}

Myofibroblasten können sich mithilfe eines Aktin-Myosin-Komplexes vom Typ glatter Muskulatur zusammenziehen, der reich an einer Aktinform namens α-Aktin glatter Muskulatur ist. Diese Zellen sind dann in der Lage, die Wundheilung durch Kontraktion der Wundränder zu beschleunigen.

Frühe Untersuchungen zur Wundheilung zeigten, dass Granulationsgewebe, das aus einer Wunde entnommen wurde, sich in vitro (oder in einem Organbad) ähnlich wie glatte Muskulatur zusammenziehen konnte, wenn es Substanzen ausgesetzt wurde, die eine Kontraktion der glatten Muskulatur bewirken, wie beispielsweise Adrenalin oder Angiotensin .

Kürzlich wurde gezeigt, dass sich Fibroblasten durch Photobiomodulation in Myofibroblasten umwandeln können .

Nach Abschluss der Heilung gehen diese Zellen durch Apoptose verloren . Es wird vermutet, dass bei verschiedenen fibrotischen Erkrankungen (z. B. Leberzirrhose , Nierenfibrose, retroperitoneale Fibrose) dieser Mechanismus nicht funktioniert, was zum Fortbestehen der Myofibroblasten und folglich zur Ausdehnung der extrazellulären Matrix (Fibrose) mit Kontraktion führt.

In ähnlicher Weise können Myofibroblasten in Wunden, die nicht abheilen und zu Keloiden oder hypertrophen Narben werden , persistieren, anstatt durch Apoptose zu verschwinden. ^{[ 8 ]}

• Liste der aus den Keimblättern stammenden menschlichen Zelltypen

• Medien zum Thema Myofibroblasten auf Wikimedia Commons