Dirk Ercken/Shutterstock.com Stellen Sie sich für eine Sekunde vor, Sie wären ein Molch. Du gehst deinem Tag nach und tust, was Molche tun. Dann schnappt dich aus dem Nichts ein neugieriges Raubtier und reißt dir die Beine ab. Obwohl es Ihnen gelingt, zu entkommen, scheint Ihre Situation ziemlich schlimm zu sein, oder? Nun, wenn Sie ein Säugetier wären, ja, aber für einen Molch ist dies nur ein Nachmittag wie jeder andere, denn anders als jedes andere Lebewesen auf der Welt verfügen Molche über die einzigartige Fähigkeit, bis ins Erwachsenenalter große Mengen an Gewebe zu regenerieren.
Die gute Nachricht für uns Menschen ist, dass Forscher nun endlich den biologischen Mechanismus verstehen, der diese übermächtige Fähigkeit antreibt, und dass sie uns eines Tages auch dabei helfen könnte, unsere Gliedmaßen zu regenerieren.
Lassen Sie uns zunächst kurz die Unterschiede zwischen der Selbstheilung von Säugetieren und Molchen besprechen. Wenn Sie eine große oder kleine Verletzung erleiden würden, würde Ihr Körper die Wunde mit einem Schorf verschließen und sie dann mit Narbengewebe bedecken. Obwohl diese Technik bei Schnitten und anderen kleinen Verletzungen gut funktioniert, ist sie für jemanden, der gerade ein Glied abgetrennt hat, nutzlos.
Molchzellen hingegen können jedes beschädigte Gewebe – vom Augapfel bis zum Rückenmark – nahtlos und ohne Narben oder Krusten wieder aufbauen, und die dabei ablaufenden Prozesse sind uns lange Zeit entgangen. Bis jetzt.
Dies gelang Forschern der Universität Tsukuba in Japan und der Universität Dayton in den USA punktgenau zwei verschiedene Zelltypen die für diese Regeneration verantwortlich sind: Skelettmuskelfaserzellen (SMFCs) und Muskelstamm-/Vorläuferzellen (MPCs). Während SMFCs die Skelettmuskulatur aktiv aufbauen, sind MPCs die ruhenden Vorläufer von Muskelfaserzellen, können jedoch durch die richtigen Reize dazu veranlasst werden, sich in Muskelfaserzellen umzuwandeln.
Mit diesem Wissen beschlossen die Forscher zu untersuchen, was jede dieser Zellen während eines Regenerationsereignisses tat.
Zunächst fügten sie ein Gen in Molchembryonen ein, das bei SMFCs und MPCs ein bestimmtes Protein rot fluoreszieren lässt sind aktiv. Dann erlaubten sie ihren Molchen, beide zu erreichen schwimmendes Larvenstadium (im Alter von drei Monaten) oder das metamorphisierte Jugendstadium (im Alter von 16 Monaten).
Zu diesem Zeitpunkt amputierten die Forscher jeweils ein Glied (keine Sorge, die Molche standen für den Eingriff unter Narkose), bevor sie die Aktivität von SMFCs und MPCs beobachteten als Gliedmaßen nachwuchsen.
Am Ende stellten sie fest, dass in der jüngeren Gruppe hauptsächlich MPCs für die Regeneration verantwortlich waren – nicht SMFCs. „Diese Experimente zeigten, dass der neue Muskel im Regenerationsgewebe von Molchlarven hauptsächlich aus Muskelstamm-/Vorläuferzellen (MPCs) und nicht aus Skelettmuskelfaserzellen (SMFCs) stammt.“ berichtet das Team der Universität Tsukuba .
Interessanterweise beobachteten sie die Aktivität der Skelettmuskelfaserzellen ( SMFCs) i An den Stümpfen der älteren Molche stellten die Forscher fest, dass sie sich vorübergehend in einen primitiveren Zustand zurückbildeten – sie wurden „dedifferenziert“. Dann schienen sie wieder in den Zellzyklus einzutreten, sich zu vermehren und mehr Muskelzellen zu produzieren.
„Larvenmolche nutzen Stamm-/Vorläuferzellen.“ ( SMFCs) für neue Muskeln in einem regenerierten Glied, während verwandelte Molche Muskelfaserzellen rekrutieren (MPCs) im Baumstumpf für den gleichen Zweck,‘ erklärt einer der japanischen Forscher, Hibiki Tanaka .
„Der Molch schaltet den zellulären Mechanismus für die Gliedmaßenregeneration von einem Stamm-/Vorläufer-basierten Mechanismus (Larvenmodus) auf einen auf Dedifferenzierung basierenden Mechanismus (Erwachsenenmodus) um, während er über die Metamorphose hinausgeht.“ fügt sein Kollege Chikafumi Chiba hinzu .
Da die Forscher nun ein grundlegendes Verständnis der Mechanismen haben, die bei dieser unglaublich seltenen (und wertvollen) Fähigkeit eine Rolle spielen, stellt sich die Frage, ob auch Menschen daran teilhaben können? Also, Es gibt natürlich noch viel zu tun, bevor wir die Nuancen der Entdeckung vollständig verstehen, aber das Team hofft, dass dieser erste Fund uns dabei helfen wird, herauszufinden, wie in Zukunft eine Regeneration bei anderen Arten möglich sein könnte.
Der vollständige Bericht des Teams wurde in veröffentlicht Naturkommunikation .