Midkine kontrolliert die frühe Entwicklung des Rückenmarks

Wenn sich bei einem Embryo das Rückenmark bildet, so spielt der Wachstumsfaktor „Midkine“ dabei eine wichtige Rolle – zumindest beim Zebrafisch. Das haben Wissenschaftler vom Biozentrum der Uni Würzburg herausgefunden. Ihre Forschungen könnten in Zukunft dazu beitragen, dass sich angeborene Fehlbildungen des Rückenmarks besser erklären lassen.

Das Rückenmark des Menschen ist eine hoch komplexe Struktur. In ihm sind Millionen von Nervenzellen verschaltet, die viele unbewusste Aktionen kontrollieren. Beispielsweise koordiniert das Rückenmark alltägliche Prozesse wie das Gehen – so muss der Mensch nicht andauernd darüber nachdenken, wie er einen Schritt vor den nächsten zu setzen hat. Diese wichtige Funktion zeigt sich deutlich bei Unfallopfern, denen das Rückenmark durchtrennt wurde und die darum gelähmt sind.

Wie entsteht das Rückenmark? Mit dieser Frage beschäftigen sich am Biozentrum Matthias Schäfer und Christoph Winkler. Um Einblicke in die frühen Entwicklungsprozesse zu bekommen, verwenden Forscher Modellorganismen wie den Zebrafisch oder die Maus. Bei allen Wirbeltieren wird das Rückenmark zunächst als so genanntes Neuralrohr gebildet, das aus vollkommen gleichen Zellen aufgebaut ist. Welche davon später zu speziellen Nervenzellen werden, wird in so genannten Organisationszentren am oberen und unteren Ende des Rohrs kontrolliert. Fehlen diese Zentren, dann können im Rückenmark keine Nervenzellen entstehen und es kommt zu schweren Defekten.

Beim Zebrafisch haben die Würzburger Entwicklungsbiologen entdeckt, dass der Wachstumsfaktor „Midkine“ bei der Bildung des unteren Organisationszentrums, der so genannten Bodenplatte, eine wesentliche Rolle spielt. Fehlt der Faktor, ist die korrekte Formung dieser Platte nicht möglich. In genetischen Studien haben Schäfer und Winkler nachgewiesen, dass „Midkine“ in einem Gewebe gebildet wird, das neben dem Neuralrohr liegt und aus dem sich später Knochen und Muskeln formen. In der frühen Embryonalentwicklung scheint dieses Gewebe also eine zusätzliche, bislang unbekannte Funktion zu haben, nämlich die Bildung der Bodenplatte im Neuralrohr.

Dieser Prozess verläuft sehr dynamisch: Bei Wirbeltieren wächst der Embryo zunächst in die Länge, bis er eine gewisse Größe erreicht, in der alle Anlagen, wie Organe und Gliedmaßen, vorhanden sind. Schritt für Schritt wird dabei auch das Rückenmark verlängert. Der von den Würzburger Forschern charakterisierte Wachstumsfaktor wird gleichzeitig in einer von vorne nach hinten verlaufenden Welle von benachbarten Zellen gebildet. Die Welle bewegt sich immer parallel zur Bildung der Bodenplatte im Neuralrohr. Weitere Analysen sollen nun Aufschluss darüber geben, ob „Midkine“ auch beim Menschen eine so zentrale Rolle spielt wie beim Zebrafisch.

Matthias Schäfer, Martina Rembold, Jochen Wittbrodt, Manfred Schartl und Christoph Winkler: „Medial floor plate formation in zebrafish consists of two phases and requires trunk-derived Midkine-a“, Genes & Development 19, 2005, Seiten 897 – 902.

Weitere Informationen: Dr. Christoph Winkler, T (0931) 888-4142, Fax (0931) 888-4150, E-Mail: cwinkler@biozentrum.uni-wuerzburg.de