Zebrafisch: Herzentwicklung aufgedeckt

11. April 2013
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Die rechte Herzhälfte ist für den Lungenkreislauf zuständig, die linke versorgt den übrigen Körper. Forscher haben nun bei Zebrafisch-Embryonen klären können, auf welche Art sich beide Herzhälften entwickeln.

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.

Bmp verringert Beweglichkeit

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.

Nicht nur Herzen betroffen

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.

Originalpublikation:
Unilateral Dampening of Bmp Activity by Nodal Generates Cardiac Left-Right Asymmetry.
J. Veerkamp et al.; Developmental Cell, 10.1016/j.devcel.2013.01.026; 2013

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