Innere Uhr beeinflusst Wundheilung

Cambridge (Großbritannien) - Fibroblasten sind bewegliche Bindegewebszellen, die eine entscheidende Rolle bei der Heilung von Hautverletzungen spielen. Doch gesteuert durch die innere Uhr, verändert sich ihre biologische Aktivität mit dem Tagesverlauf. Daher hängt die Dauer eines Heilprozesses davon ab, zu welcher Tageszeit die Wunde entstanden ist. Jetzt haben britische Biologen entdeckt, dass Fibroblasten von Mäusen während der Wachphase der Tiere mehr Aktin produzieren als während der Ruhephase. Dieses Protein ermöglicht das Einwandern der Zellen in das verletzte Gewebe und die Bildung fester Zellkontakte. Die neuen Erkenntnisse könnten helfen, die Wundheilung von Patienten nach einer Operation zu verbessern, schreiben die Forscher im Fachblatt „Science Translational Medicine“.

„Wir haben erstmals gezeigt, dass die innere Uhr in jeder einzelnen Hautzelle darüber entscheidet, wie effektiv die Zellen auf Verletzungen reagieren“, sagt John O'Neill vom Medical Research Council in Cambridge. „Vielleicht hat die Evolution beim Menschen dazu geführt, dass Wunden während des Tages schneller heilen als nachts, weil die Gefahr von Verletzungen tagsüber größer ist.“ In sämtlichen Zellen von Menschen und Tieren ticken innere Uhren, die durch spezielle Hirnzellen synchronisiert werden. Das bewirkt einen an den natürlichen Tag-Nacht-Wechsel angepassten Wach-Schlaf-Rhythmus. Zudem entwickelt aber auch jedes Organ des Körpers einen eigenen sogenannten circadianen Rhythmus seiner Funktion. Diese Tagesrhythmen beruhen auf speziellen Genen, deren Aktivität im Lauf von etwa 24 Stunden regelmäßig steigt und sinkt. Dadurch schwanken auch die Konzentrationen der von diesen Genen kodierten Proteine und anderer Stoffwechselprodukte.

Mit Hilfe von Zellkulturen untersuchten O'Neill und seine Kollegen zunächst, welche Proteine in Fibroblasten von Mäusen tagesrhythmisch produziert werden. Von insgesamt 1608 identifizierten Proteinen zeigten 237 eine circadiane Rhythmik. Mehrere davon waren an der Bildung des Cytoskeletts beteiligt, das aus fädigen Molekülverbänden besteht und der Zelle Festigkeit und Beweglichkeit verleiht. Dazu zählt auch das Aktin, ein Hauptbestandteil dieser Zellstruktur. In der Wachphase der Mäuse – also nachts – bildeten die Fibroblasten mehr Aktin als am Tag. Da dieser Rhythmus auch in der Zellkultur erhalten blieb, kann er nicht von anderen Faktoren des lebenden Tieres gesteuert werden. Die Effizienz der Wundheilung im Tagesverlauf beurteilten die Forscher mit drei Methoden: in Kulturen mit lokal zerstörter Zellschicht, in Kulturen von Hautgewebe, in das Löcher gestanzt wurden und an lebenden Mäusen mit einer Schnittverletzung. Das Ergebnis zeigte in allen Fällen, dass sich in der Phase der verstärkten Aktinproduktion auch die Wundheilung beschleunigte.

Schließlich bestätigten die Forscher diesen Zusammenhang, indem sie medizinische Daten von 118 Patienten mit Verbrennungen auswerteten. Waren die Brandwunden nachts entstanden, benötigte die Heilung im Schnitt 60 Prozent mehr Zeit als bei tagsüber erlittenen Verletzungen. Bei nächtlichen Wunden dauerte eine 95-prozentige Heilung 28 Tage, andernfalls waren es nur 17 Tage. Eine möglichst schnelle Wundheilung ist klinisch relevant, da sie das Risiko für Infektionen und chronische Wundheilungsstörungen senkt. „Weitere Untersuchungen des Zusammenhangs zwischen innerer Uhr und Wundheilung könnten helfen“, sagt Erstautor Nathaniel Hoyle, „Wirkstoffe zu entwickeln, die den Heilerfolg verbessern.“