Wissenschaftler identifizieren Schlüsselmolekül in der embryonalen Herzentwicklung
Die Entwicklung des Herzens im Embryo ist ein komplexer und fehleranfälliger Vorgang. Wissenschaftlern in Deutschland ist es nun gelungen, das Geheimnis zu lüften, weshalb Babys mit angeborenen Herzfehlern zur Welt kommen. Die Forscher vom Max Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung haben ein Molekül identifiziert, das die Funktion von Stammzellen im Herz reguliert. Mit dieser Entdeckung könnten zukünftig nicht nicht nur angeborene Herzfehler vermieden werdem, sondern es eröffnen sich auch neue Möglichkeiten, die Regeneration geschädigter Herzen bei Erwachsenen zu stimulieren. Vom Zellhaufen bis zum fertigen Herzen ist es ein weiter Weg. Durch Zellteilung wird aus der Ansammlung von zunächst nur wenigen Herz-Stammzellen ein immer größer werdendes Gebilde. Daraus entwickeln sich die verschiedenen Strukturen des Herzens, wie Herzkammern, Vorhöfe, Herzklappen und Kranzgefäße. Stamm- und Vorläuferzellen durchlaufen dabei einen komplexen Prozess, der neben der regulierten Zellteilung auch die Wanderung der Zellen sowie ihre Differenzierung und Spezialisierung umfasst. Mit der Fertigstellung des Herzens werden die Stammzellen schließlich abgeschaltet. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung in Bad Nauheim haben nun herausgefunden, wie wesentliche Teile dieses Entwicklungsprozesses reguliert werden. Dazu suchten sie zunächst gezielt nach Bindungspartnern für Isl1. Bei Isl1 handelt es sich um einen Transkriptionsfaktor, der typisch für eine bestimmte Gruppe von Herzstammzellen ist, die deshalb auch als Isl1+-Zellen bezeichnet werden Durch ihre Suche kamen die Forscher Ajuba auf die Spur, einem Transkriptionsfaktor aus der Gruppe der LIM-Proteine. "Wir haben daraufhin die Interaktion beider Moleküle genauer untersucht und kamen zu dem Ergebnis, dass es sich bei Ajuba um einen wichtigen Schalter handeln muss", sagt Gergana Dobreva, Leiterin der Forschungsgruppe 'Ursprung kardialer Linien' am Max-Planck-Institut. Die Forschungsgruppe untersuchte die Embryonalentwicklung im Zebrabärbling. Sie erzeugten deshalb durch einen genetischen Eingriff Fische, denen ein funktionierendes Ajuba fehlte. Tatsächlich kam es bei den Tieren zu einer starken Störung der Herzentwicklung. Den Forschern fiel auch ein Größenunterschied auf. "Bei fast allen untersuchten Fischen stellten wir eine drastische Vergrößerung des Herzens fest", so Dr. Dobreva. "Fehlt Ajuba, gibt es offensichtlich keinen anderen Schalter, der am Ende den von Isl1 gesteuerten Teil der Herzentwicklung ausschaltet." In weiteren Analysen stellten sie fest, das die Vergrößerung des Herzens tatsächlich auf eine stark erhöhte Anzahl an Herzmuskelzellen zurückzuführen ist. Die Forschungsgruppe nimmt an, dass Ajuba für die Kontrolle der Stammzellenaktivität entscheidend ist. Es bindet an Isl1-Moleküle und blockiert auf diese Weise deren stimulierenden Effekt. "Wenn wir die Regulation der Herzentwicklung verstehen, lernen wir auch die Ursachen für die Bildung von angeborenen Herzfehlern kennen und können so über Ansätze für Therapien nachdenken", so Dr. Dobreva. "Eine Möglichkeit wäre, im Labor die Gewinnung von Ersatzzellen aus embryonalen oder künstlich erzeugten Stammzellen zu optimieren. Durch das Ausschalten von Ajuba in diesen Zellen dürfte sich deren Entwicklung hin zu funktionellen Herzmuskelzellen verstärken lassen. Man könnte so ausreichend viele Ersatzzellen zur Behandlung von Patienten züchten."Weitere Informationen sind abrufbar unter: Max Planck Institut für Herz- und Lungenforschung: http://www.mpi-hlr.de/
Länder
Deutschland