Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nierenversagen: Positionssignal für die Zellteilung

17.04.2015

Forscher identifizieren Moleküle, mit denen Zellen ihre Position bestimmen

Damit die Niere reibungslos arbeiten kann, müssen Millionen Zellen exakt nach einem vorgegebenen Bauplan angeordnet werden. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Herz- und Lungenforschung in Bad Nauheim und der Philipps-Universität in Marburg haben nun entdeckt, dass Nierenzellen Signale an sich teilende Nachbarzellen aussenden, um die Reparatur der Niere nach akutem Nierenversagen zu organisieren. Zukünftig könnte sich damit die Regeneration geschädigter Organe verbessern lassen.


Während normale Nierenzellen (links) nebeneinander liegen, teilen sich Nierenzellen ohne Plexin-B2-Rezeptor nach innen, kommen übereinander und verstopfen das Röhrchen.

MPI f. Herz- und Lungenforschung

Die Niere filtert kontinuierlich Abfall- und Giftstoffe aus dem Blut. Diese werden über den Harn aus dem Körper abgeführt. Die Filtration findet in zahlreichen mikroskopisch kleinen Röhrchen, den Tubuli, statt. Deren Innenfläche ist von sogenannten Epithelzellen ausgekleidet. Ähnlich wie die Bootsplanken eines Schiffsrumpfes müssen die einzelnen Epithelzellen in den Tubuli exakt angeordnet sein, damit die Niere reibungslos arbeiten kann.

Bei Patienten auf der Intensivstation versagt häufig die Niere. Dabei sterben einige der Epithelzellen ab. Die entstehende Lücke schließen überlebende Epithelzellen aus der Umgebung, indem sie durch Zellteilung neue Zellen bilden. Dabei ist entscheidend, dass sich die neu gebildeten Zellen wieder exakt an der korrekten Position einfügen. Geschieht dies nicht, könnten sich teilende Zellen das Röhreninnere der Tubuli verstopfen und so die Funktion der Niere beeinträchtigen.

Die räumliche Anordnung der sich teilenden Epithelzellen wird durch die Orientierung des sogenannten Spindelapparats bestimmt. Dieses Bündel aus Proteinfäden zieht die Chromosomen zu den gegenüberliegenden Zellpolen und verteilt sie gleichmäßig auf die neu gebildeten Zellen. Die Arbeitsgruppe von Thomas Worzfeld am Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung in Bad Nauheim und am Pharmakologischen Institut in Marburg hat nun untersucht, auf welche Weise die Orientierung des Spindelapparats während der Zellteilung gesteuert wird.

Dabei fanden die Wissenschaftler aus Bad Nauheim und Marburg heraus, dass benachbarte Epithelzellen über Signalmoleküle miteinander kommunizieren. Auf diese Weise beeinflussen sie die Orientierung des Spindelapparates und steuern dadurch die räumliche Anordnung der neuen Zellen. „Wie beim GPS-System gibt es eine Antenne, die Signale empfängt. Dabei handelt es sich um den Rezeptor Plexin-B2. Dieser empfängt das Positionssignal der Nachbarzellen“, so Worzfeld.

Das „GPS-Positionssignal“ selbst stellt eine als Semaphorine bezeichnete Gruppe von Signalmolekülen dar. Durch einen gentechnischen Eingriff schaltete Worzfelds Arbeitsgruppe einzelne Semaphorine in Mäusen aus. Dies führte dazu, dass die Epithelzellen sich nicht mehr korrekt ausrichteten, sondern stattdessen die Tubuli verstopften. „Das gleiche beobachteten wir bei Mäusen, denen der Rezeptor Plexin-B2, also die Antenne, fehlt“, sagt Worzfeld.

In beiden Fällen führte dies bei den Mäusen dazu, dass sich die geschädigte Niere nicht regenerierte und ihre Funktion beeinträchtigt blieb. „Mit dieser Studie haben wir eine bislang unbekannte Funktion des Rezeptors Plexin-B2 und dessen Bindungspartnern, den Semaphorinen, aufgedeckt“, so Worzfeld. Es handelt sich um einen grundlegenden Mechanismus, über den sich die Niere nach einem Nierenversagen wieder heilt. Die Wissenschaftler wollen nun untersuchen, ob Plexin-B2 und die Semaphorine auch bei der Reparatur anderer Organe und bei Erkrankungen wie zum Beispiel Krebs eine Rolle spielen.

Originalpublikation:
Swiercz, Inmaculada Banon-Rodriguez, Ivana Matkovic, Giuseppina Federico, Tianliang Sun, Timo Franz, Cord H. Brakebusch, Atsushi Kumanogoh, Roland H. Friedel, Fernando Martin-Belmonte, Hermann-Josef Gröne, Stefan Offermanns, and Thomas Worzfeld
Semaphorin-plexin signaling controls mitotic spindle orientation during epithelial morphogenesis and repair.
Developmental Cell 2015, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.devcel.2015.02.001

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Thomas Worzfeld
Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung, Bad Nauheim
Telefon:+49 603 2705-1213
E-Mail:thomas.worzfeld@mpi-bn.mpg.de

Dr. Matthias Heil
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung, Bad Nauheim
Telefon:+49 6032 705-1705Fax:+49 6032 705-1704
E-Mail:matthias.heil@mpi-bn.mpg.de

Dr Harald Rösch | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Reize auf dem Weg ins Bewusstsein versickern
22.09.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Lebendiges Gewebe aus dem Drucker
22.09.2017 | Universitätsklinikum Freiburg

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: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie