Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zellwimpern rücken das Herz an den rechten Fleck

09.01.2007
Forscher der Universität Hohenheim enträtseln, wie Embryonen rechts von links unterscheiden

Current Biology, Ausgabe vom Dienstag, 9. Januar 2007

Das Herz schlägt links, der Blinddarm drückt rechts: rein äußerlich ist die rechte Seite des Menschen von der linken kaum zu unterscheiden. Doch im Inneren herrscht Asymmetrie und wo die zerstört ist, sind schwere Krankheiten die Folge. An Fröschen wiesen Forscher der Universität Hohenheim nun einen Mechanismus nach, der wohl bei allen Wirbeltieren schon im frühen Embryo das Signal zur Rechts-Links-Ausprägung gibt. Die Grundlagenforschung hat auch medizinisches Potential: So geht zum Beispiel eine der häufigsten Nierenerkrankungen des Menschen auf Störungen in der Rechts-Links-Asymmetrie zurück.

Auslöser sind Zellen mit Cilien, einer Art von Zellwimpern, die Biologen bereits aus vielen Bereichen bekannt sind: Spermien verleihen sie zum Beispiel den Schub zur Fortbewegung, auf den Atemwegen flimmern sie eingeatmete Partikel wie Staub wieder nach oben.

... mehr zu:
»Asymmetrie »Embryo »Gen »Wirbeltier »Zellwimpern

Nun stießen die Entwicklungsbiologen um Prof. Dr. Martin Blum vom Institut für Zoologie der Universität Hohenheim bei Embryonen von Mäusen, Fröschen, und Kaninchen auf eine Ansammlung solcher cilienbewehrten Zellen, die ihre Wimpern synchron im Kreis schlagen (Current Biology, Ausgabe vom 9. Januar 2007). Dabei ragen die Zellwimpern einheitlich bei allen Zellen nicht mittig, sondern leicht seitlich aus der Zelle heraus. Auf diese Weise erzeugen die Cilien schon im wenige Tage alten Embryo einen Flüssigkeitsstrom von rechts nach links. Als eine Art Startzeichen aktiviert dieses asymmetrische Signal bestimmte Gene in den Zellen der linken Körperhälfte, während die gleichen Gene in der rechten Körperhälfte inaktiv bleiben. "Ein zunächst rein mechanisches Signal, das innerhalb von drei Stunden die Rechts-Links-Ausprägung auslöst", erklärt Prof. Dr. Martin Blum.

Zum ersten Mal gelang es den Hohenheimer Forschern nun, dieses Signal verlässlich in Amphibienembryonen nachzuweisen. Dazu streuten sie winzige fluoreszierende Kügelchen mit weniger als einem tausendstel Millimeter Durchmesser in die Embryonal-Flüssigkeit und verfolgten ihren Weg mit einer selbst entwickelten Bildverarbeitungs-Software. In einem zweiten Experiment dickten sie die Umgebungsflüssigkeit von Froschembryonen mit Tapetenkleister an und unterbanden so den Flüssigkeitsstrom. Ergebnis: die Gene zur Rechts-Links-Ausprägung sprangen nicht mehr an. Herz, Darm und Gallenblase der Kaulquappen entwickelten sich falsch herum oder mit zufälliger Asymmetrie (Situs inversus bzw. Heterotaxie). Mit ihren Experimenten knüpften die Entwicklungsbiologen an frühere Forschungen aus Japan an, die gezeigt hatten, dass Mäuse zum Teil schwere Erkrankungen entwickelten, wenn ihre Cilien im Embryonalstadium Defekte aufweisen.

"Für uns steht damit außer Frage, dass es sich bei dem Mechanismus um ein ganz elementares Signal aller Wirbeltiere handelt, während man bislang glaubte, dass sich die Links-Rechts-Asymmetrie bei allen Wirbeltieren unabhängig voneinander entwickelte", erklärt Prof. Dr. Blum.

Hoffnung machen sich die Biologen, mit ihrer Grundlagenforschung auch Ansätze für die medizinische Anwendung zu liefern. "Bei Menschen sind Rechts-Links-Störungen in der Entwicklung bei einer von 10.000 Personen bekannt. Die Folgen reichen von Herzfehlern bis zum Fehlen der Milz. Auch eine häufige Nierenerkrankung des Menschen, das Zystennierensyndrom, lässt sich auf Defekte in der Cilien-Funktion eines Gens zurückführen, das im frühen Embryo die Asymmetrie steuert", erklärt Prof. Dr. Blum.

Offene Frage der Forschung sei, inwieweit auch die Händigkeit von Rechts-/Links-Händern und die Aufgabenteilung von rechter und linker Gehirnhälfte mit der embryonalen Rechts-Links-Ausbildung zusammenhängen. Fragen, die laut Prof. Dr. Blum Antworten auf die Sonderstellung des Menschen im Tierreich geben können. "Letztlich verdanken wir es dem Sprachzentrum in der linken Gehirnhälfte, dass wir unsere Lebenserfahrungen an die nächste Generation weitergeben und so eine Kultur aufbauen konnten".

Florian Klebs | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-hohenheim.de

Weitere Berichte zu: Asymmetrie Embryo Gen Wirbeltier Zellwimpern

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Stammzellen verlassen Blutgefäße in strömungsarmen Zonen des Knochenmarks
17.02.2017 | Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin, Münster

nachricht Der Entropie auf der Spur
17.02.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

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: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Im Focus: Sensoren mit Adlerblick

Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der...

Im Focus: Weltweit genaueste und stabilste transportable optische Uhr

Optische Strontiumuhr der PTB in einem PKW-Anhänger – für geodätische Untersuchungen, weltweite Uhrenvergleiche und schließlich auch eine neue SI-Sekunde

Optische Uhren sind noch genauer als die Cäsium-Atomuhren, die gegenwärtig die Zeit „machen“. Außerdem benötigen sie nur ein Hundertstel der Messdauer, um eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

ANIM in Wien mit 1.330 Teilnehmern gestartet

17.02.2017 | Veranstaltungen

Ökologischer Landbau: Experten diskutieren Beitrag zum Grundwasserschutz

17.02.2017 | Veranstaltungen

Von DigiCash bis Bitcoin

16.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Latest News

Biocompatible 3-D tracking system has potential to improve robot-assisted surgery

17.02.2017 | Medical Engineering

Real-time MRI analysis powered by supercomputers

17.02.2017 | Medical Engineering

Antibiotic effective against drug-resistant bacteria in pediatric skin infections

17.02.2017 | Health and Medicine