Regeneration: Flösselhechten wachsen neue Flossen

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Washington - Das Nachwachsen kompletter Gliedmaßen ist eine erstaunliche Fähigkeit einiger Amphibien und Reptilien. Die meisten Wirbeltiere sind nicht in der Lage dazu. Mexikanische Forscher haben nun entdeckt, dass auch bei manchen Knochenfischen Gliedmaßen nachwachsen: bei den Flösselhechten. Brustflossen der Tiere bildeten sich "bemerkenswert akkurat" nach, schreiben die

Wissenschaftler in den "Proceedings of the National Academy of Sciences". Fische aus der Gattung der Eigentlichen Flösselhechte (Polypterus) hätten Wissenschaftler lange rätseln lassen: Sie zeigten diverse Merkmale primitiver Landwirbeltiere, aber auch moderne Eigenschaften. Molekularen Analysen nach zählten die Fische zu den ursprünglichsten Strahlenflossern (Actinopterygii).

Die Forscher um Luis Covarrubias von der Universidad Nacional Autónoma de México in Cuernavaca hatten jungen Flösselhechten der Arten P. senegalus und P. ornatipinnis einzelne Flossen amputiert. Binnen eines Monats wuchsen die komplexen Strukturen aus verschiedenen Knochen- und Gewebeelementen komplett nach. Ähnlich war dies zuvor für das knöcherne Innenskelett der Flossen Afrikanischer Lungenfische und von Zebrafischen gezeigt worden.

Covarrubias' Team fand heraus, dass - wie auch bei Amphibien - Retinsäure die Regeneration steuert. Abhängig von der Dosis und dem Zeitpunkt nach der Amputation entstanden bei Retinsäure-Gabe verschiedene Fehlbildungen der nachwachsenden Flosse. Retinsäure wird aus Vitamin A produziert, es ist schon lange als wichtiges Molekül zur Aktivierung von Entwicklungsgenen bekannt.

Neuer Ansatz für die Züchtung menschlicher Körperteile

Die Forscher wiesen zudem nach, dass bei der Nachbildung das Protein Sonic Hedgehog eine wichtige Rolle spielt - ein bei der Embryonalentwicklung aller Tiere bedeutsames Molekül. In einem Test behandelten sie die amputierten Fische mit Substanzen, die den Hedgehog-Einfluss hemmten. Auch hier wurden verschiedene Fehlbildungen beobachtet.

Bei der Regeneration von Gliedmaßen bildet sich zunächst ein sogenanntes Blastem, ein Pool an Vorläuferzellen. Ausgereifte Zellen bilden sich dafür in eine undifferenziertere Entwicklungsstufe zurück. Anschließend teilen sie sich und bilden die ausdifferenzierten Zellen der verlorenen Strukturen nach. Das zeigten unter anderem Studien an Zebrafischen.

Für Forscher ist vor allem die Entdeckung interessant, dass sich für ein solches Blastem keine sogenannten Alleskönner-Zellen bilden (pluripotente Stammzellen), sondern solche, die sich nur zu bestimmten Gewebetypen entwickeln können. Die Erkenntnis könnte von Nutzen sein bei der Züchtung menschlicher Körperteile: Für Ansätze in der regenerativen Medizin müssten die Zellen demnach nicht in ein pluripotentes Stadium zurückversetzt werden, mutmaßen Wissenschaftler.

Die Regeneration von Gliedmaßen sei während des Übergangs von Flossen zu Beinen möglicherweise noch eine weit verbreitete Fähigkeit der Wirbeltiere gewesen, schreiben die Forscher. Sie sei wahrscheinlich erst nach und nach mit zunehmender Differenzierung der Wirbeltiere verlorengegangen.