MDC-Forscher beobachten erstmals frühe Entwicklung im Wirbeltier

Wie das Herz Form annimmt

07.02.2008

Zum ersten Mal haben Wissenschaftler bei einem Wirbeltier beobachtet, wie sich aus einer flachen Scheibe die Vorstufe des Herzens, das Herzrohr, entwickelt. Ihre Untersuchungen machten Stefan Rohr und Cécile Otten aus der Forschungsgruppe von Dr. Salim Abdelilah-Seyfried vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch an Embryonen von Zebrafischen. Diese Embryonen sind durchsichtig, sodass Forscher jede Zelle des lebenden Tieres unter dem Mikroskop verfolgen können. Das macht diese Wirbeltiere für Entwicklungsbiologen besonders interessant.

Eine der größten Aufgaben der Entwicklungsbiologie ist es gegenwärtig, die zellulären Umwandlungprozesse zu verstehen, die zur drei-dimensionalen Gestalt (Morphogenese) von Organen führen. Ein besseres Verständnis dieser Vorgänge ist Voraussetzung für die Aufklärung angeborener Fehlbildungen von Organen.

Das Herz zum Beispiel entwickelt sich im Embryo aus einer flachen Scheibe, dem sogenannten Herzfeld. Das Gewebe dieser zwei-dimensionalen Struktur besteht aus einer dünnen Schicht von Epithelzellen. Ähnliche Zellen kleiden alle inneren Organe, aber auch die Haut und Blutgefäße aus. Durch welche Prozesse formen diese Zellen das drei-dimensionale Herzrohr, aus dem dann ein mehrkammeriges Hohlorgan wird? Wandern einzelne Zellen und bilden die Hohlstruktur indem sie sich mit anderen Zellen zusammenschliessen oder verformt sich das gesamte Herzfeld? Diese Fragen waren bisher in der Entwicklungsbiologie ungeklärt.

Wie Stefan Rohr, Doktorand bei Dr. Abdelilah-Seyfried, zeigen konnte, verhalten sich die Zellen des rechten und linken Herzfeldes sehr unterschiedlich. Die rechtsliegenden Zellen machen eine Gruppenwanderung und formen eine Art Lippe, die sich unter die linksliegenden Zellen schiebt und dabei nochmals um die eigene Achse dreht. Dabei bildet die rechte Seite des Herzfeldes die Unterseite, während die linke Seite des Herzfeldes zur künftigen Oberseite des Herzschlauchs wird. Gesteuert wird dieser Vorgang von unterschiedlichen Genen, welche auch die Rechts-/Links-Asymmetrie von Wirbeltieren kontrollieren. Schalteten die Forscher eines dieser Gene aus, wanderten die Zellen häufig in die falsche Richtung und die Lippe bildete sich an der falschen Stelle.

Originalveröffentlichung: Stefan Rohr, Cécile Otten and Salim Abdelilah-Seyfried; "Asymmetric Involution of the Myocardial Field Drives Heart Tube Formation in Zebrafish"; Circulation Research.

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