Zeitschrift für Regenerative Medizin

Modelle der Regeneration

Regeneration gehört wohl zu den inspirierendsten biologischen Phänomenen, die es gibt. Die Geschichte des westlichen Kanons ist mit vielen Beispielen für den wahllosen, kraftvollen Griff bevölkert, den die Regeneration auf den menschlichen Geist ausgeübt hat. Als beispielsweise Lazzaro Spallanzani im Jahr 1768 berichtete, dass enthauptete Schnecken ihre Köpfe regenerieren, durchstreiften Wissenschaftler, Philosophen und die Öffentlichkeit gleichermaßen ihre Gärten, um dieses faszinierende Experiment zu wiederholen (Odelberg, 2004). Es wurde auch entdeckt, dass Salamander Gliedmaßen und Schwänze (einschließlich des Rückenmarks) regenerieren können, während Planarien ganze Tiere aus kleinen Körperfragmenten regenerieren können. Trotz des langjährigen Interesses an diesem biologischen Problem und des Wissens, dass Tiere aller Lebensbereiche regenerative Leistungen erbringen, befinden wir uns noch in einem frühen Stadium der Beschreibung dieser Ereignisse in zellulärer, molekularer und mechanistischer Hinsicht. Allerdings verbessern sich die genetischen und molekularen Instrumente zur Bewältigung des Regenerationsproblems rasch. Abgesehen von der Neugier, die es normalerweise hervorruft, könnten das Studium und das Verständnis der Regeneration dramatische Auswirkungen auf die medizinische Praxis haben.

Ebenso relevant ist das Verständnis, das sich aus der Untersuchung von Stammzellen ergibt, undifferenzierten Zellen, die die Fähigkeit besitzen, sich unbegrenzt zu ersetzen und spezialisierte Zelltypen zu produzieren. Während sich embryonale Stammzellen teilen und letztendlich alle differenzierten Zelltypen des Körpers hervorbringen, ist die Abstammungslinie adulter Stammzellen aus bestimmten Geweben normalerweise auf eine bestimmte Gruppe von Zelltypen beschränkt. Damit ein erwachsenes Tier fehlende Strukturen durch eine exakte Kopie dessen ersetzen kann, was fehlt, ist es klar, dass Entwicklungsprogramme neu eingesetzt werden müssen. Die Dynamik der Zellkommunikation und -proliferation ist jedoch ebenso wie die beteiligten Zelltypen sehr unterschiedlich. Um die Regeneration zu erreichen, können erwachsene Tiere die Proliferation differenzierter Zellen, die Aktivierung von Reservestammzellen, die Bildung neuer Stammzellen mit begrenzter Fähigkeit zur Selbsterneuerung (Vorläuferzellen) oder eine Kombination dieser Strategien nutzen.

Welche Zellen teilen und differenzieren sich in einem erwachsenen Tier, um die verschiedenen Zelltypen zu ersetzen, die während einer Regenerationsreaktion erforderlich sind? Obwohl dies eine sehr grundlegende Frage ist, die von Generationen von Biologen immer wieder neu formuliert wurde, hat sich ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber experimentellen Angriffen als überraschend und in vielen Fällen als ziemlich frustrierend erwiesen. Dennoch ist es offensichtlich, dass verschiedene Gewebe unterschiedliche Strategien verwenden, um eine Gewebereparatur oder -regeneration zu erreichen. Beispielsweise ruft die Wirbeltierleber nach der Entfernung von zwei Lappen eine kompensatorische Regeneration auf, wobei der verbleibende Lappen proliferiert, um die ursprüngliche Gewebemasse wiederherzustellen, ohne die fehlenden Lappen zu ersetzen. Tatsächlich kann die Regeneration kompensatorisch (Leber), gewebespezifisch (Herz, Skelettmuskel, Leber, Bauchspeicheldrüse, Linse, Netzhaut) sein oder komplexe Strukturen mit mehreren Gewebe- und Organtypen (z. B. Gliedmaßen, Flossen, Schwänze) wiederherstellen. . Das Ziel von Forschern, die Modellorganismen der Regeneration untersuchen, besteht darin herauszufinden, wie diese Tiere auf natürliche Weise die scheinbar unmögliche Aufgabe bewältigen, durch Trauma verlorene Körperteile wiederherzustellen.