Diese neu identifizierten Zellen könnten das Gesicht der plastischen Chirurgie verändern

Wie konnte diese neue Zelle Wissenschaftlern und Ärzten so lange entgehen? Prix ​​​​und seine Doktoranden durchforsteten jahrhundertelange wissenschaftliche Literatur auf der Suche nach Spuren fehlenden Fettknorpels. Sie fanden einen Hinweis in einem deutschen Buch von Franz Leydig aus dem Jahr 1854, einem Zeitgenossen von Charles Darwin. „Er hat alles getan, was er unter die Lupe nehmen konnte“, sagt Pryx. Leydigs Buch beschreibt fettähnliche Zellen, die in Knorpelproben aus Rattenohren gefunden wurden. Als Prix jedoch erkannte, dass Instrumente des 19. Jahrhunderts nicht über diese Beobachtung hinausgehen konnten und dass eine genauere Zählung des Skelettgewebes für die Medizin wertvoll sein könnte, machte er sich daran, den Vorfall aufzuklären.

Sein Team begann seine Untersuchung mit der Untersuchung des zwischen dünnen Hautschichten eingeschlossenen Knorpels in Mäuseohren. Ein grüner Farbstoff, der bevorzugt Fettmoleküle anfärbt, zeigte ein Netzwerk aus matschigen Klumpen. Sie isolierten diese mit Lipiden gefüllten Zellen und analysierten ihren Inhalt. Alle Zellen enthalten die gleiche Genbibliothek, diese Gene sind jedoch nicht immer aktiv. Welche Gene exprimierten diese Zellen? Welche Proteine ​​wurden hineingeschoben? Diese Daten zeigen, dass Lipochondrozyten tatsächlich molekular ganz anders aussehen als Adipozyten.

Anschließend fragten sie, wie sich Lipochondrozyten verhalten. Fettzellen haben die unbestreitbare Funktion, Energie im Körper zu speichern. Wenn Ihr Körper Energie speichert, erhöht er die Menge an Lipiden in Ihren Zellen. Wenn Ihr Körper Fett verbrennt, schrumpfen Ihre Zellen. Es stellt sich heraus, dass Fettchondrozyten so etwas nicht tun. Die Forscher untersuchten die Ohren von Mäusen, denen eine fettreiche und eine kalorienreduzierte Diät verabreicht wurde. Trotz schneller Gewichtszunahme und -abnahme blieben die Ohrenfett-Chondrozyten unverändert.

„Das deutete sofort darauf hin, dass sie eine ganz andere Rolle spielen müssen, die nichts mit dem Stoffwechsel zu tun hat“, sagt Plix. „Es muss strukturell sein.“

Fettknorpelzellen sind wie mit Pflanzenöl gefüllte Ballons. Obwohl es weich und amorph ist, widersteht es einer Kompression. Dies trägt wesentlich zu den strukturellen Eigenschaften des Knorpels bei. Basierend auf Daten von Nagetieren zeigt der Vergleich von Knorpelgewebe mit und ohne Fett-Chondrozyten eine Steigerung der Zugfestigkeit, Elastizität und Steifigkeit des Knorpels um 77–360 Prozent.

Und seine strukturellen Gaben scheinen allen Arten zugute zu kommen. Im Außenohr der Pallas-Langzungenfledermaus beispielsweise liegt Fettknorpel unter einer Reihe von Rüschen, von denen Wissenschaftler glauben, dass sie auf die genaue Wellenlänge des Schalls abgestimmt sind.

Das Forschungsteam entdeckte Lipochondrozyten auch im menschlichen fötalen Knorpel. Und Dr. Lee sagt, dass dieser Befund endlich zu erklären scheint, was rekonstruktive Chirurgen oft beobachten. „Knorpel ist immer etwas rutschig“, sagt sie, besonders bei kleinen Kindern. „Man kann es fühlen und man kann es sehen. Es ist sehr offensichtlich.“

Neue Erkenntnisse legen nahe, dass Lipochondrozyten die Biomechanik von Teilen unseres Knorpels verfeinern. Das starre, lipidfreie Knorpelproteingerüst ist äußerst langlebig und wird zum Aufbau tragender Gelenke im Nacken, Rücken und in den Rippen verwendet, einer der traditionellen Knorpelquellen für Implantate. „Aber wenn es um komplexere Dinge geht, wie Ohren, die Nasenspitze, den Kehlkopf, wo man wirklich Flexibilität und Sprungkraft braucht, glänzt der Fettknorpel“, sagt Plix.

Für Eingriffe, bei denen diese Körperteile verändert werden, stellt sich Prix vor, eines Tages Fettknorpel-Organoide in Schalen zu züchten und sie per 3D-Druck in beliebige Formen zu bringen. Professor Lee warnt jedoch: „Trotz 30 oder 40 Jahren Forschung sind wir nicht sehr gut darin, komplexe Gewebe herzustellen.“

Obwohl ein solches Verfahren noch in weiter Ferne liegt, legt diese Studie nahe, dass es möglich ist, Lipochondrozyten aus embryonalen Stammzellen zu züchten und sie sicher für die Transplantation zu isolieren. Professor Lee glaubt, dass die Aufsichtsbehörden der Verwendung embryonaler Zellen zur Gewebezüchtung bei nicht lebensbedrohlichen Erkrankungen nicht zustimmen werden, aber die Forscher sind zuversichtlich, dass sie transplantierbare erwachsene Zellen von Patienten verwenden können. Er sagte, er wäre optimistischer ob er das Gewebe wachsen lassen könnte. (Prix sagte, dass die von ihm eingereichte neue Patentanmeldung die Verwendung von Stammzellen aus erwachsenem Gewebe abdeckt.)

Fette Chondrozyten aktualisieren unser Verständnis darüber, wie Knorpel aussehen und sich anfühlen sollte und warum. „Wenn Sie beispielsweise versuchen, eine Nase zu formen, können Sie manchmal[mit Lipiden gefüllte Zellen]als Füllmaterial verwenden“, sagt Lee. Fettknorpel könnte diese Lücke eines Tages möglicherweise als nachwachsendes, transplantierbares Gewebe füllen. Oder es könnte zu besseren biomimetischen Materialien führen. „Es könnte beides sein“, sagt sie. „Es macht Spaß, darüber nachzudenken. Vielleicht ist das eines der Dinge, die uns gefehlt haben.“