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Kaulquappen der Krallenfrosch-Gattung Xenopus dienten den Wissenschaftlern als Versuchstiere.
Kaulquappen der Krallenfrosch-Gattung Xenopus dienten den Wissenschaftlern als Versuchstiere.(Foto: picture alliance / dpa)

Das Geheimnis der Regeneration: Forscher enträtseln Kaulquappen

Die Regenerationskräfte von Kaulquappen sind unglaublich: verlieren sie ihren Schwanz, bilden sie innerhalb weniger Tage einfach einen neuen. Wissenschaftler entschlüsseln nun einen grundsätzlichen Faktor der Fähigkeit. Die Erkenntnisse sollen bei Therapien helfen.

Kaulquappen und Echsen haben im Vergleich zum Menschen bemerkenswerte regenerative Eigenschaften. Britische Forscher haben nun die molekularen Mechanismen hinter diesem Phänomen untersucht.

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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 Universität 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 Bereich der Tiere. Durch frühere Versuche wussten sie bereits, dass nach dem Abtrennen des Schwanzes Gene aktiviert werden, die für die Produktion von ROS notwendig sind.

Gruppe von Stoffen

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

In der neuen Studie untersuchte das Team 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.

"Wir waren sehr erstaunt"

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 in einer Mitteilung.

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.

Signalwege bei vielen Arten bekannt

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.

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Quelle: n-tv.de

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