Nachwachsendes Gewebe: Forscher wollen von Kaulquappen lernen

Kaulquappen und Echsen haben verblüffende Fähigkeiten: Verlieren sie ihren Schwanz, bilden sie innerhalb weniger Tage einfach einen neuen. Forscher haben die molekularen Mechanismen dieser Regeneration untersucht.

Krallenfrösche Xenopus tropicalis (l.) und laevis (r.): "Wir waren sehr erstaunt" Zur Großansicht
Science/ AAAS

Krallenfrösche Xenopus tropicalis (l.) und laevis (r.): "Wir waren sehr erstaunt"

Manchester - So ein Missgeschick passiert schnell: Man schürft sich ein Stück Haut ab oder schneidet sich aus Versehen in den Finger. Zum Glück regeneriert sich die Haut wieder und vom Malheur bleiben kaum Spuren zurück. Allerdings kann unser Körper nur kleinere Verletzungen selbst reparieren. Ein abgetrennter Finger beispielsweise ist unwiederbringlich verloren, sofern er nicht schnell von Spezialisten wieder angenäht wird.

Bei Kaulquappen und Echsen ist das anders: Wenn sie ihren Schwanz verlieren, wächst binnen weniger Tage ein neuer nach. Britische Wissenschaftler haben nun die molekularen Mechanismen hinter diesem Phänomen untersucht. Das überraschende Ergebnis: Reaktive Sauerstoffspezies (ROS), die bislang eher als schädlich für Zellen galten, spielen bei der Regeneration eine wichtige Rolle. Seine Ergebnisse veröffentlicht das Team um Enrique Amaya von der University of Manchester im Journal "Nature Cell Biology".

Für ihre Experimente schnitten die Forscher Kaulquappen der Krallenfrosch-Gattung Xenopus den Schwanz ab und beobachteten anschließend die Veränderung in diesem Körperbereich der Tiere. Aus früheren Versuchen wussten Forscher bereits, dass nach dem Abtrennen des Schwanzes Gene aktiviert werden, die für die Produktion von ROS notwendig sind. Das Krallenfrosch-Genom ist bereits entziffert.

Gruppe von Stoffen

ROS sind eine Gruppe von Stoffen, die Sauerstoff enthalten - dazu gehören etwa freie Radikale (sehr reaktionsfreudige Moleküle), aber auch Verbindungen wie Wasserstoffperoxid (H2O2). Die Konzentration der ROS nimmt unter Stressbedingungen wie UV-Strahlung oder Hitze deutlich zu. Auch beim Alterungsprozess spielen sie wahrscheinlich eine wichtige Rolle.

Das Team untersuchte nun mit mikroskopischen und molekularbiologischen Methoden die Schnittstellen an den Kaulquappen im Detail. Dabei verwendeten die Wissenschaftler einen Stoff, der bei Anwesenheit von Wasserstoffperoxid in den Zellen seine Farbe verändert.

Signalwege bei vielen Arten bekannt

Mit dieser Methode konnten sie bereits sechs Stunden nach der Amputation eine hohe H2O2-Konzentration nachweisen. "Wir waren sehr erstaunt, diese hohen Konzentrationen an ROS während der Regeneration der Kaulquappenschwänze zu finden", kommentiert Amaya die Ergebnisse.

Die Forscher fanden weiter heraus, dass die ROS regulatorisch auf bestimmte Signalwege wirken, deren Aktivierung zu Wachstum und Teilung der Zellen führen. Wurde die Produktion der ROS durch Zugabe von bestimmten Stoffen verhindert, konnten die sogenannten WNT-Signalwege nicht aktiviert werden und die Neubildung der Kaulquappenschwänze blieb aus.

Die untersuchten Signalwege sind bei vielen Arten bekannt. Die gleichen Mechanismen führen den Forschern zufolge auch beim Menschen zu Wachstum und Teilung der Zellen - gerade dies mache die Sache so spannend. Für Amaya steht fest: "Unsere, aber auch die Ergebnisse von anderen Gruppen, verändern die Denkweise - ROS scheinen eine wichtige Rolle bei der Heilung und der Regeneration zu spielen."

Die gewonnenen Ergebnisse sollen in Zukunft zu neuen Therapieformen bei der Wundheilung beim Menschen führen, schreiben die Forscher. Dazu wollen sie ihre Untersuchungen zu den ROS vertiefen.

hda/dpa

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