Warum können Zebrafische beschädigtes Herzgewebe regenerieren, andere Fischarten aber nicht? Und schon gar nicht Säugetiere wie etwa der Mensch? Eine neue Studie ist der Frage nachgegangen und fündig geworden.
Biologen der University of Utah haben herausgefunden, dass die erstaunliche Fähigkeit der Zebrafische, ihr Herzgewebe zu reparieren, auf einer speziellen Immunreaktion beruht. Während ein Herzinfarkt beim Menschen eine bleibende Narbe hinterlässt, können einige Tiere, darunter bestimmte Fische und Amphibien, im Erwachsenenalter beschädigtes Herzmuskelgewebe entfernen und regenerieren.
Das Team, angeführt von Assistenzprofessor Jamie Gagnon, untersuchte zwei Fischarten: den Zebrafisch, der sein Herz regenerieren kann, und den Medaka, der dies nicht kann. Obwohl das Rätsel noch nicht vollständig gelöst ist, liefert die Studie neue Einblicke in die molekularen und zellulären Mechanismen. Diese sind zumindest für die Herzregeneration des Zebrafisches entscheidend.
Studiendesign
Die Forscher identifizierten einige mögliche Erklärungen, die hauptsächlich mit dem Immunsystem zusammenhängen. Sie stellten fest, dass Zebrafische eine spezifische Immunantwort auf Herzverletzungen aufweisen, die als Interferon-Reaktion bezeichnet wird und bei Medaka völlig fehlt.
Anhand eines speziellen Geräts namens Kryosonde simulierten die Forscher:innen die Verletzungen in den Herzen der Fische. Dabei stellten sie fest, dass Zebrafische mehr Makrophagen, also spezialisierte Immunzellen, in die Wundstelle einwandern lassen als Medaka. Der Zebrafisch bildet eine vorübergehende Narbe, die nicht zu starrem Gewebe verkalkt. Diese Interferon-Reaktion führt dazu, dass spezialisierte Makrophagenzellen in die Wundstelle eindringen und das Wachstum neuer Blutgefäße fördern. Auf diese Weise wird beschädigtes Herzgewebe durch neuen Muskel ersetzt, und das Herz heilt.
Die Forscher hoffen nun, dass das Verständnis der Regenerationsmechanismen bei Zebrafischen es ermöglichen wird, gezieltere Experimente an Säugetieren und vielleicht sogar an menschlichen Patienten durchzuführen. Diese Erkenntnisse könnten dazu beitragen, neue Ansätze zur Behandlung von Herzkrankheiten zu entwickeln und die medizinische Versorgung von Herzpatienten zu verbessern.
Die Studie erschien in der Aprilausgabe 2024 der Zeitschrift Biology Open: Distinct features of the regenerating heart uncovered through comparative single-cell profiling