Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Genetische Grundlage der Regeneration erforscht

24.11.2011
Konstanzer Wissenschaftler entdecken Molekül, das die Regeneration von amputierten Körperteilen steuert

Die Fähigkeit, Körperteile zu regenerieren, die durch Amputation oder Verletzung verloren wurden, ist im Tierreich weit verbreitet. Warum Menschen die Gabe zur Regeneration nicht besitzen, ist bisher nicht verstanden, daher wird intensiv mit geeigneten Tiermodellen an dieser offenen Frage geforscht.

Biologen der Universität Konstanz konnten anhand des Zebrafisches erstmalig den regulierenden Einfluss von Retinsäure auf Regenerationsprozesse bei Tieren aufzeigen. Damit schließen die Konstanzer Biologen eine seit annähernd drei Jahrzehnten akute Forschungslücke und tragen maßgeblich dazu bei, die molekularen Grundlagen von Regenerationsprozessen besser zu verstehen. Die Forschungsergebnisse wurden jüngst im renommierten Wissenschaftsjournal „Development” veröffentlicht.

„Zebrafische sind Meister auf dem Gebiet der Regeneration, denn ihre Selbstheilungskräfte sind ausgezeichnet: Nicht nur die Flossen, auch der Herzmuskel und andere Organe wachsen nach ihrer Verletzung wieder nach“, beschreibt Privatdozent Dr. Gerrit Begemann, Leiter der Konstanzer Forschungsgruppe, die besondere Eignung von Zebrafischen für die Regenerationsforschung. „Als nicht lebenswichtiges Organ eignet sich die Schwanzflosse ganz hervorragend, um die molekularen Mechanismen der Regeneration zu untersuchen“, führt Begemann weiter aus.

Nicola Blum, Doktorandin in Begemanns Arbeitsgruppe, gelang es erstmals zu zeigen, dass Retinsäure für die Regeneration der Schwanzflosse im Zebrafisch unerlässlich ist. Retinsäure wird von Körperzellen der Tiere und des Menschen aus dem Vitamin A produziert und ist schon lange als wichtiges Molekül bekannt, das gezielt bestimmte Gene aktivieren kann, die für die Entwicklung notwendig sind.

Bevor eine verletzte Flosse regeneriert, wird die Wunde zunächst durch ein mehrschichtiges Wundepithel verschlossen. Gleichzeitig verlieren die Zellen im darunterliegenden Stumpf ihre Identität als ausdifferenziertes Gewebe und bilden einen Verband von Zellen, die sich sehr schnell teilen. Dieser Zellverband wird als Blastema bezeichnet und entsteht ausschließlich in regenerierenden Organen. Die Konstanzer Forscher konnten zeigen, dass bei Fischen, in denen Retinsäure durch einen genetischen Trick abgebaut wird, die Bildung des Blastemas verhindert wird. Somit stockt die Produktion des Vorrats an Zellen, aus denen sich das verlorene Gewebe neu bilden könnte.

Seit 2009 erforscht Nicola Blum als Doktorandin des Graduiertenkollegs „Zell-basierte Charakterisierung krankheitsbedingter Mechanismen der Gewebs-Zerstörung und -Reparatur“ die Regeneration bei Fischen und hatte schon früh entdeckt, dass das Stumpfgewebe innerhalb kürzester Zeit nach der Amputation mit der Produktion von Retinsäure beginnt. Die Konstanzer Forscher stellten die Theorie auf, dass das Molekül das Wachstum des Blastemas ermöglicht. Diese Vorhersage konnten sie bestätigen: Eine künstliche Steigerung der Retinsäurekonzentration erhöhte zugleich auch die Rate der Zellteilungen im Blastema. Einer amerikanischen Forschergruppe war zuvor in Zusammenarbeit mit den Konstanzer Forschern der Nachweis gelungen, dass Retinsäure die Teilung von Zellen des Herzmuskels im Zebrafisch nach einem künstlichen Infarkt anregt. Somit scheint Retinsäure auch bei der Regeneration anderer Organe ein notwendiger wachstumsfördernder Faktor zu sein.

In Flossen, in denen die Regeneration bereits fortgeschritten war, konnten die Forscher eine weitere überraschende Entdeckung machen: Ohne Retinsäure starben die sich teilenden Zellen des Blastemas innerhalb weniger Stunden ab, da Retinsäure das bcl2 Gen positiv reguliert, das Zellen vor der Zerstörung bewahrt. Somit gewährleisten die Zellen des Blastemas ihr eigenes Überleben, indem sie einen Überlebensfaktor produzieren. Ein Mechanismus, der das nachwachsende Gewebe vor Zelltod schützt, wurde bisher keinem der anderen bekannten Signalwege in der Regeneration zugeschrieben.

Der Erfolg der Konstanzer Forscher ist umso beachtenswerter, weil seit mehr als einem Vierteljahrhundert an den Effekten geforscht wird, die künstlich erhöhte Mengen an Retinsäure auf die Regeneration von Gliedmaßen haben. Seit langem war bekannt, dass Salamander unter dem Einfluss von Retinsäure zur sogenannten „Super-Regeneration“ fähig sind und Extremitäten regenerieren, die länger sein können als das verlorene Original. Die aktuelle Arbeit der Konstanzer Forscher zeigt, dass das Molekül das Blastemawachstum fördert, was eine der Voraussetzungen für Super-Regeneration ist. Die neuen Erkenntnisse führen zu einem besseren Verständnis der molekularen Vorgänge während der Regeneration bei Wirbeltieren und könnten zur Aufklärung der Frage beitragen, warum Menschen nur sehr bedingt regenerationsfähig sind.

Originalveröffentlichung:
Blum, N. and Begemann, G. Retinoic acid signaling controls the formation, proliferation and survival of the blastema during adult zebrafish fin regeneration. (2012) Development 139;107-116. doi:10.1242/dev.065391
Der Artikel ist online in einer Vorab-Version verfügbar unter:
http://dev.biologists.org/content/early/2011/11/17/dev.065391.abstract
Kontakt:
Universität Konstanz
Kommunikation und Marketing
Telefon: 07531 / 88-3603
E-Mail: kum@uni-konstanz.de
PD Dr. Gerrit Begemann
Universität Konstanz
Lehrstuhl für Zoologie und Evolutionsbiologie
Universitätsstraße 10
78464 Konstanz
Telefon 07531 / 88-2881
E-Mail: Gerrit.Begemann@uni-konstanz.de

Julia Wandt | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-konstanz.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Designerviren stacheln Immunabwehr gegen Krebszellen an
26.05.2017 | Universität Basel

nachricht Wachstumsmechanismus der Pilze entschlüsselt
26.05.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

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....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften