Neue Einblicke Herzentwicklung – Die Erkenntnisse tragen auch zum Verständnis von Fehlbildungen bei

Nur durch diese Asymmetrie kann das Herz seine Aufgabe effektiv erfüllen. Die MDC-Forscher Dr. Justus Veerkamp und Priv.-Doz. Dr. Salim Seyfried haben nun bei Zebrafisch-Embryonen klären können, auf welche Art sich linke und rechte Herzhälfte unterschiedlich entwickeln. Ihre Erkenntnisse wurden in der Fachzeitschrift Developmental Cell (doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.devcel.2013.01.026)* veröffentlicht.

Eine wichtige Rolle für die Entstehung der Asymmetrie spielt ein Protein namens Nodal. In einem frühen Stadium der Herzentwicklung wird es auf der linken Seite gebildet und sorgt über eine mehrschrittige Signalkaskade dafür, dass die Herzzellen auf dieser Seite schneller wandern. Die Wanderung des Herzens konnten die Forscher bei den Zebrafisch-Embryonen am lebenden Tier beobachten. Da die Embryonen durchsichtig sind, ist es möglich, jede einzelne Zelle unter dem Mikroskop zu betrachten.

Bei der Analyse der einzelnen Proteine, die an der asymmetrischen Herzentwicklung beteiligt sind, stießen Dr. Veerkamp und Dr. Seyfried auf eine Überraschung: Bisher war man davon ausgegangen, dass ein anderer Signalstoff, das Protein Bmp, die Wanderung der Zellen auf der linken Seite des Herzens fördert, dort also besonders aktiv sein müsste.

Die aktuellen Forschungen belegen jedoch das Gegenteil: Bmp verringert die Beweglichkeit der Zellen, die das Herz bilden. Diesen Prozess steuert das Protein Nodal, indem es ein Protein namens Has2 aktiviert. Dieses wiederum schränkt die Bmp-Aktivität auf der linken Seite ein. Dadurch wandern die Zellen der linken Herzseite schneller und bilden schließlich ein funktionsfähiges, asymmetrisches Herz.

Sorgten die Forscher jedoch in ihren Experimenten dafür, dass einzelne Proteine der Signalkaskade stärker oder schwächer ausgeprägt wurden, verteilten sich die Herzzellen zufällig, so dass sich auch völlig symmetrische, oder falsch herum liegende Herzen bildeten.

Zahlreiche dieser Fehlentwicklungen des Herzens bei Zebrafisch-Embryonen sind auch beim Menschen bekannt. Häufig betreffen Störungen der Asymmetrie jedoch nicht nur das Herz, sondern auch andere Organe, beispielsweise die Milz. Sie ist entweder gar nicht vorhanden oder sie liegt in doppelter Ausführung vor. Je nach Art der Ausprägung der Fehlentwicklungen haben die Betroffenen unterschiedlich starke Probleme. Möglicherweise sind die von den Forschern entdeckten Prozesse auch bei der Entstehung von Krankheiten beteiligt, bei denen Zellwanderungen eine Rolle spielen.“
*Unilateral dampening of Bmp activity by Nodal generates cardiac left-right asymmetry

Justus Veerkamp1, Franziska Rudolph1, Zoltan Cseresnyes1, Florian Priller1, Cécile Otten1, Marc Renz1, Liliana Schaefer2 and Salim Abdelilah-Seyfried1, 3

1Cardiovascular Department, Max Delbrück Center (MDC) for Molecular Medicine, 13125 Berlin, Germany

2Institute for General Pharmacology and Toxicology, Goethe University, Theodor-Stern Kai 7, 60590 Frankfurt/Main, Germany

3Corresponding author: Salim Abdelilah-Seyfried, Max Delbrück Center (MDC) for Molecular Medicine, Robert-Rössle Str. 10, 13125 Berlin, Germany. E-Mail: seyfried@mdc-berlin.de
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