Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ist der Bauplan unseres Körpers bereits vor der Befruchtung festgelegt?

16.07.2004


Dreifache Immunfluoreszenzfärbung der Maus-Zygote in der Phase vor der ersten Furchung. Väterliche und mütterliche Chromosomenaggregate (blau) sind von scheinbar ungleichmäßigen Klumpen von Zytotubuli (grün) umgeben. Aktin ist in rot dargestellt. Bild: Max-Planck-Institut für Immunbiologie


Schematisches Modell, wie sich die erste Furchungsebene im Maus-Embryo herausbildet. Der männliche und der weibliche Vorkern sind in blau bzw. in rot, der zweite Polkörper orange und die erste Furchungsebene grün dargestellt. Bild: Max-Planck-Institut für Immunbiologie


Wissenschaftler des Freiburger Max-Planck-Instituts für Immunbiologie berichten, dass die spätere Form des Embryos in Eizellen von Säugetieren noch nicht festgelegt ist


Mit Ausnahme der Säugetiere sind bei den meisten Tieren die Körperachsen, wie Vorder- und Rückseite, Kopf und Schwanz, rechts und links, bereits in der Eizelle festgelegt. Neuere Untersuchungen hatten allerdings Hinweise geliefert, dass gewisse morphologische Eigenschaften der Säugetier-Eizelle die zukünftige embryonale Achse vorgeben könnten. Eine am Max-Planck-Institut für Immunbiologie in Freiburg bei Mäusen durchgeführte detaillierte Studie mit Hilfe von Zeitrafferaufnahmen (Time-Lapse-Imaging) hat jetzt jedoch gezeigt, dass sich die Ebene der ersten Zellteilung unabhängig von morphologischen Strukturen in der Eizelle entwickelt. Sie wird vielmehr durch die zufällige Topologie der beiden Vorkerne von Ei- und Samenzelle (Pronuklei) bestimmt. Säugetiereizellen besitzen also anscheinend keine Marker, die die Form des späteren Embryos beeinflussen - eine wichtige Erkenntnis angesichts von über einer Million Babys, die bis heute durch künstliche Befruchtung gezeugt wurden (Nature, 15. Juli 2004).

Besitzt die anscheinend homogene Eizelle von Säugetieren irgend etwas, das es ermöglichen würde, die dreidimensionale Anlage des späteren Embryos vorauszusagen, wie es bei den meisten anderen Spezies möglich ist? Die Herausbildung der Polarität im Präimplantationsembryo von Säugetieren ist seit langem eine unter Wissenschaftlern umstrittene Frage. Doch gerade die Prädetermination in der menschlichen Eizelle ist von zentraler Bedeutung, wenn man die jüngsten Fortschritte in der Reproduktionsmedizin betrachtet: Weltweit sind bisher mehr als eine Million ART (Assisted Reproductive Technology)-Säuglinge entstanden, wobei eine zunehmende Anzahl durch direkte Injektion der Spermien in eine zumeist zufällig gewählte Stelle innerhalb des menschlichen Oozyten mittels ICSI (intracytoplasmic sperm injection) erzeugt wird.


Entwicklungsbiologen nahmen bisher an, dass Säugetiere die einzigen Lebewesen sind, bei denen vorgebildete Orientierungssignale in der befruchteten Eizelle fehlen. Neuere Studien hatten jedoch gezeigt, dass die embryonische-abembryonische (Em-Ab) Achse der Mausblastozyste senkrecht zur ersten Furchungsebene entsteht. Der zweite Polkörper (2pb), das Überbleibsel der zweiten meiotischen Teilung in dem Oozyten, wurde als ein stationärer Marker des animalen Pols (A-Pol) der Eizelle verwendet und angenommen, dass die erste Furchungsebene stets meridional (nord-südlich) zu und übereinstimmend mit der angenommenen animal-vegetalen (A-V) Achse der Eizelle erfolgt. Deshalb meinte man, dass die Polarität des Mäuse-Embryos bereits in der Eizelle festgelegt wird, also wie bei den meisten anderen Spezies.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Immunbiologie in Freiburg haben nun die Entwicklung zahlreicher Mäuse-Embryonen von der Eizelle bis zum Zweizellen-Stadium unter einem eigens dazu entwickelten Aufnahmeverfahren gewissermaßen im "Zeitraffer" verfolgt. Dabei stellten sie überraschend fest, dass bei etwa der Hälfte der Embryonen die erste Furchung getrennt von der A-V-Achse der Eizelle stattfindet und dass sich der zweite Polkörper der Teilungsfurche vor und nach der Teilung annähert. Dies deutet darauf hin, dass der zweite Polkörper - im Gegensatz zu bisherigen Annahmen - keinen stationären "Nordpol" (A-Pol) für den Embryo markiert, und dass deshalb - mangels einer stabilen morphologischen Bezugspunktes, der die A-V-Achse definieren könnte - die These einer vordeterminierten A-V-Achse in der Eizelle von Säugetieren verworfen werden muss.

Doch was bestimmt dann die erste Teilungsebene in der Säugetiereizelle? Handelt es sich um einen vollkommen zufälligen Vorgang? Die Freiburger Wissenschaftler beobachteten, dass sich bei der Maus einige Stunden nach der Befruchtung zwei Vorkerne (Pronuklei) mit jeweils den weiblichen Chromosomen bzw. den männlichen Chromosomen in der Peripherie der Eizelle bilden. Während der folgenden 20 Stunden bewegen sich diese Vorkerne auf das Zentrum der Eizelle zu und stehen sich schließlich gegenüber, ohne zu fusionieren. Anschließend findet die Mitose, also die eigentliche Kernteilung, statt. Deren detaillierte Analyse zeigte nun, dass die erste Furchungsebene immer mit der Ebene, welche die beiden gegenüberliegenden Vorkerne trennt, im Zentrum der Eizelle zusammentrifft (vgl. Abb. 2).

Die Immunfluoreszenzfärbung für das Zytoskelett deutet darauf hin, dass die mikrotubulären Netzwerke bei der Entwicklung dieses Vorgangs eine wichtige Rolle spielen: Hierbei muss die Zelle zwei elterliche Chromosomensätze in ihr Zentrum bringen, bevor sie diese gleichmäßig in zwei Tochterzellen teilt. Die experimentellen Untersuchungen zeigten, dass die erste Furchungsebene nicht in der frühen Interphase bestimmt, sondern vielmehr durch die neu gebildete Topologie der beiden Vorkerne festgesetzt wird.

Für ihre Untersuchungen hatten die Forscher eine spezielle Aufnahmetechnik (Time-Lapse-Imaging) entwickelt, mit der die Entwicklung in der Eizelle dynamisch verfolgt werden kann. Dadurch wurde offensichtlich, dass die Eizelle der Maus keine prädeterminierte Polarität besitzt. Weiterhin noch unbeantwortet bleibt die Frage, wann und wie sich dann die Polarität im Säugetier-Embryo entwickelt. Diese Fragestellung wollen die Forscher als nächstes untersuchen.

Weitere Informationen erhalten Sie von:

Takashi Hiiragi, M.D., Ph.D.
Max-Planck-Institut für Immunbiologie, Freiburg
Tel.: 0761 5108-568, Fax: -569
E-Mail: hiiragi@immunbio.mpg.de

Prof. Davor Solter
Max-Planck-Institut für Immunbiologie, Freiburg
Tel.: 0761 5108-566, Fax: -569
E-Mail: solter@immunbio.mpg.de

Dr. Bernd Wirsing | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.immunbio.mpg.de

Weitere Berichte zu: Befruchtung Eizelle Embryo Polarität Säugetier

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Medikamente aus der CLOUD: Neuer Standard für die Suche nach Wirkstoffkombinationen
23.05.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

nachricht Mikro-Lieferservice für Dünger
23.05.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium 2017: Internet of Production für agile Unternehmen

23.05.2017 | Veranstaltungen

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Medikamente aus der CLOUD: Neuer Standard für die Suche nach Wirkstoffkombinationen

23.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten

CAST-Projekt setzt Dunkler Materie neue Grenzen

23.05.2017 | Physik Astronomie