Wichtiges Gen für Herzwachstum entdeckt

Dr. Wolfgang Rottbauer erforscht Gene für das Herzwachstum. <br>Foto: Mastermedia Hamburg

Preisgekrönte Arbeit an der Medizinischen Universitätsklinik Heidelberg

Beim Zebrafisch lässt das Liebeskummer-Gen (lik) die Herzmuskulatur anschwellen und wird ihm zum tödlichen Verhängnis. Beim Menschen könnte es ein wichtiger Ansatzpunkt sein, neue Medikamente zu entwickeln, die den zerstörten Herzmuskel nach einem Herzinfarkt regenerieren. Das Gen lik spielt eine lebenswichtige Rolle in zahlreichen Lebewesen – von der Hefe über den Zebrafisch bis zum Menschen. Für seine Identifikation und die Analyse seiner Funktionen wurde Dr. Wolfgang Rottbauer mit dem Oskar-Lapp-Preis 2003 ausgezeichnet, der mit 5.000 Euro dotiert ist. Der junge Wissenschaftler ist als Arzt in der Abteilung für Kardiologie, Pulmologie und Angiologie der Medizinischen Universitätsklinik Heidelberg (Ärztlicher Direktor: Prof. Dr. Hugo Katus) tätig.

Gleichzeitig ist Dr. Rottbauer Herr über mehr als 3.000 Zebrafische. Sein Labor im Universitätsklinikum Heidelberg ist mit mehreren hundert Aquarien ausgestattet. Ein Teil der Fische ist Träger des mutierten Gens, das der Wissenschaftler nach „Liebeskummer“ kurz lik genannt hat. Denn lik führt beim Zebrafischembryo zu Liebeskummer-Symptomen: Wie beim Liebeskranken schwillt im Rahmen einer unkontrollierten Zellteilung das Herz an, der Appetit schwindet. Beim Fisch allerdings aus sehr handfesten Gründen: Magen, Darm und Leber sind aufgrund des lik Gendefekts verkümmert, und eine Nahrungsaufnahme ist nur schwer möglich.

Liebeskummer-Gen lik steuert die Entwicklung von Organen

„Das Liebeskummer-Gen lik ist an einem zentralen Signalweg der Zelle beteiligt, der sowohl die Embryonalentwicklung von Organen als auch die Entstehung von Tumoren im Dickdarm steuert“, erklärt Rottbauer. Erstmals konnte er nun zeigen, dass dieser Signalweg auch das Wachstum des Herzens reguliert. „Lik kontrolliert im Herzen die Expression weiterer, bisher unbekannter Gene, die normalerweise das Herzzellwachstum unterdrücken. In den lik mutierten Zebrafischembryos hingegen wächst das Herz unkontrolliert, die abnorm dicken Herzwände führen zum Herzversagen. Im Gegensatz zum Herzen ist das Wachstum des gesamten Magen-Darm-Trakts in lik-Zebrafisch-Mutanten vermindert, Magen, Darm, Leber und Bauchspeicheldrüse verkümmern“.

Der Zebrafisch: ein Modell zur Identifizierung neuer lebenswichtiger Herzgene

Warum sind Zebrafische besonders gut für die Erforschung von lik geeignet? Die kleinen gestreiften Fische mit dem Gattungsnamen Danio rerio entwickeln sich sehr schnell außerhalb des Muttertieres und sind deshalb gefragte Modellorganismen der biomedizinischen Forschung. Ein weiterer Vorteil: „Die Embryonen sind zu Beginn der Entwicklung durchsichtig,“ erklärt Rottbauer. „So kann die Herzfunktion im Lichtmikroskop am lebenden Embryo beurteilt werden.“ „Außerdem entwickeln sich im Gegensatz zum Mensch oder der Maus Organsysteme wie das Nervensystem oder Verdauungssystem zunächst unabhängig vom Herz“, erläutert er. Der Sauerstoff dringt bei Zebrafischembryonen nämlich über die Haut ein, bis diese am zehnten Tag undurchsichtig und undurchlässig wird. Dann erst sterben die Fische an ihren erkrankten Herzen.

Forschungsziel ist die Entdeckung weiterer wichtiger Gene

„Um Veränderungen an Organen oder Zelltypen beobachten zu können, benötigen wir Tiere, deren Entwicklung nicht normal verläuft,“, führt der Forscher aus. Mit der erbgutverändernden Substanz ENU (Ethylnitrosourea) schädigen die Wissenschaftler die Keimzellen von männlichen Fischen. Danach werden die Mutanten mit normalen Fischen gekreuzt, um interessante Erscheinungsformen (Mutanten) zu erzeugen. Ob lik in späteren Generationen „durchgeschlagen“ hat, kann Dr. Rottbauer bereits mit einem kurzen Blick durchs Mikroskop an Veränderungen des Herzmuskels erkennen.

Rottbauers Forschungsziel ist nun die Entdeckung weiterer Zebrafischgene und ihrer Mutationen, die an der Entwicklung von Herzfehlbildungen und Störungen der Herzfunktion maßgeblich beteiligt sind. Im Rahmen einer Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), sowie durch die Deutsche Gesellschaft für Kardiologie (Klaus-Georg und Sigrid Hengstberger Stipendium) untersucht der Mediziner, der eine dreieinhalb-jährige Forschungsausbildung (postdoc) im international renommierten Labor von Prof. Mark Fishman, an der Harvard Medical School, Boston, USA, durchlief, derzeit mehr als 20 verschiedene Zebrafischmutanten mit gestörter Herzfunktion.

Ansprechpartner: Dr. Wolfgang Rottbauer, wolfgang_Rottbauer@med.uni-heidelberg.de

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Dr. Annette Tuffs idw

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