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Axolotl und Molch: Zwei Wege führen zu neuem Muskelgewebe

26.11.2013
Die Regenerationsforscherin Professorin Elly Tanaka vom DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden – Exzellenzcluster an der TU Dresden (CRTD) konnte in einer Studie gemeinsam mit Professor András Simon vom schwedischen Karolinska Institute zeigen, dass die beiden verwandten Salamander Axolotl und Molch zwei verschiedene Mechanismen zur Regeneration von Muskelgewebe haben.

Dieses Ergebnis lässt vermuten, dass es vielfältige Strategien gibt, um eine mögliche Regeneration von Muskelgewebe bei anderen Tierarten einschließlich Säugetieren herbeizuführen. Die Ergebnisse dieser Studie sind jetzt im Fachjournal „Cell Stem Cell“ veröffentlicht worden (DOI: 10.1016/j.stem.2013.11.007).


Das Bild zeigt im Axolotl-Bein das markierte Muskelgewebe (grün).
©CRTD/Sandoval-Guzmán

Salamander besitzen die Fähigkeit, beschädigte Gliedmaße zu regenerieren. An den beschädigten Enden beispielsweise eines Beines bildet sich ein sogenanntes Blastema, eine Ansammlung verschiedener Zellen, aus denen dann über Vorläuferzellen neue differenzierte Zellen entstehen, die die Gliedmaßen original nachwachsen lassen.

Doch exakt welche zellulären Mechanismen führen zur Regeneration von Muskelgewebe? Elly Tanaka und Dr. Tatiana Sandoval-Guzmán vom CRTD haben für diese Studie die Regeneration von Muskelgewebe im Bein der Axolotl (Ambystoma mexicanum) untersucht. Parallel dazu hat Professor András Simon vom Karlinska Institute (Schweden) diese Regeneration am Lurch (Notophthalmus viridescens) erforscht. Beide Salamander sind eng miteinander verwandt. Die Arbeitsgruppe von Elly Tanaka ist derzeit weltweit als einzige in der Lage, Muskelgewebe und Stammzellen mit einem gelben Farbstoff zu markieren, um die zellulären Mechanismen bei der Regeneration nachvollziehen zu können.

„Im Blastema des geschädigten Axolotls-Beins setzen örtlich vorhandene spezifische Muskelstammzellen, sogenannte Satelliten-Zellen, die Regenerationsaktivitäten für Muskelgewebe in Gang“, berichtet Tatiana Sandoval-Guzmán. Die schwedische Forschergruppe wies nach, dass beim Lurch durch Dedifferenzierung von Myofibrillen die Neubildung von Muskelfasern im geschädigten Bein initiiert wird. Stücke der Myofibrillen entstehen durch Vermehrung spezifischer Zellen mit nur einem Zellkern im Blastema, die die Regeneration des Muskels im neuen Bein zur Folge haben. Beim Axoltol hingegen spielen Myofibrillen bei der Regeneration von Muskelgewebe im geschädigten Bein nachweisbar überhaupt keine Rolle.

„Diese Forschungsergebnisse an zwei sehr eng verwandten Salamandern zeigen eine unerwartete evolutionäre Diversität an zellulären Mechanismen, Muskelgewebe zu regenerieren“, sagt Elly Tanaka. „Es ist zu vermuten, dass es vielfältige Strategien für eine mögliche Regeneration von Muskelgewebe bei anderen Tierarten einschließlich Säugetieren gibt.“

Publikation:
Tatiana Sandoval-Guzmán1, Heng Wang3, Shahryar Khattak1,2, Maritta Schuez1,2, Kathleen Roensch1, Eugeniu Nacu1, Akira Tazaki1, Alberto Joven3, Elly M. Tanaka1 , and András Simon3: Fundamental Differences in Dedifferentiation and Stem Cell Recruitment during Skeletal Muscle Regeneration in Two Salamander Species. Cell Stem Cell Journal, DOI: 10.1016/j.stem.2013.11.007
1) DFG-Research Center for Regenerative Therapies Dresden – Cluster of Excellence at the TU Dresden (CRTD), Dresden, Germany
2) Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics, Dresden, Germany

3) Department of Cell and Molecular Biology, Centre of Developmental Biology for Regenerative Medicine, Karolinska Institute, Stockholm, Sweden

Das 2006 gegründete Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) der Technischen Universität konnte sich in der dritten Runde der Exzellenzinitiative erneut als Exzellenzcluster und DFG-Forschungszentrum durchsetzen. Es wird von dem Entwicklungs- und Neurobiologen Prof. Dr. Michael Brand geleitet. Ziel des CRTD ist es, das Selbstheilungspotential des Körpers zu erforschen und völlig neuartige, regenerative Therapien für bisher unheilbare Krankheiten zu entwickeln. Die Forschungsschwerpunkte des Zentrums konzentrieren sich auf Hämatologie und Immunologie, Diabetes, neurodegenerative Erkrankungen sowie Knochendegeneration. Zurzeit arbeiten fünf Professoren und neun Forschungsgruppenleiter am CRTD, die in einem interdisziplinären Netzwerk von über 90 Mitgliedern sieben verschiedener Institutionen Dresdens eingebunden sind. Zusätzlich unterstützen 18 Partner aus der Wirtschaft das Netzwerk. Dabei erlauben die Synergien im Netzwerk eine schnelle Übertragung von Ergebnissen aus der Grundlagenforschung in klinische Anwendungen.

Weitere Informationen:
http://www.crt-dresden.de/de/presse-oeffentlichkeit/pressemitteilungen.html

Birte Urban-Eicheler | idw
Weitere Informationen:
http://www.crt-dresden.de

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