Reißverschluss-System Wundheilung

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Die Elektronenmikroskopie ermöglicht Wissenschaftern bahnbrechende Einblicke in die komplexen Vorgänge im Zusammenhang mit der Wundheilung.

So war viele Jahre unklar, wie sich offene Stellen in der Haut wieder verschließen. In Zusammenarbeit mit Experten des European Molecular Biology Laboratory (EMBL) und der Universität Zürich, gelang es unlängst Wissenschaftern der Goethe Universität, die molekularen Mechanismen der Wundheilung genau unter die Lupe zu nehmen, wobei im Fachjournal Nature Cell Biology beschrieben wurde, dass sich die Prozesse der Wundheilung jenen eines molekularen Reißverschluss ähneln.

Im Zuge ihrer Untersuchungen, nutzten die Forscher Embryonen von Fruchtfliegen als Modellsystem, denn ähnlich wie der Mensch, verfügen diese für den Zeitraum ihrer Entwicklung über eine große Hautöffnung. Um das weitere Wachstum zu ermöglichen, gilt es diese Hautöffnung zu schließen, ein Prozess namens „zipping“, indem die zwei Seiten der Haut wie ein Reißverschlusssystem miteinander fusionieren.

Mittels Elektronenmikroskopie gelang es die molekulare Maschinerie innerhalb der Zelle dabei zu beobachten, wie sie die vorhandene Hautöffnung auf faszinierende Art und Weise verschließen. Augenscheinlich verschmelzen die Hautzellen miteinander – ein genauerer Blick verdeutlicht jedoch die Komplexität des Prozesses, an dem Zell-Membranen, molekulare Maschinen und andere zelluläre Komponenten beteiligt sind, so die Experten der Goethe-Universität.

Molekularer Klettverschluss zur Wundheilung

Zu Beginn des Heilungsorchesters spüren die Zellen die ihnen gegenüberliegenden Nachbarzellen auf und bilden einen molekularen Klettverschluss, sogenannte Adhäsionsverbindungen, die sie mit ihrem Gegenüber verbinden. Besonders interessant bzw. eine neue Erkenntnis stellte der nächste Schritt des Heilungsprozesses dar. So beobachteten die Forscher, dass sich kleine Protein-Röhrchen in der Zelle, sogenannte Mikrotubluli, an den zuvor gebildeten molekularen Klettverschluss anheften und anschließend selbst auflösen. Auf diese Weise zieht sich die gesamte Haut in Richtung Wundbereich und legt sich wie eine Decke über die offene Hautstelle.

Experten der Universität Zürich unter der Leitung von Damian Brunner haben bereits zahlreiche Untersuchungen durchgeführt, um festzustellen welche molekularen Spieler den Verschluss der Hautöffnung vorantreiben. Umso überraschender war es, dass die an der Zellteilung beteiligten Mikrotubuli, das zentrale Gerüst des „zippings“ bilden. Dies ist Hinweis dafür, dass es sich um einen von der Evolution konservierten Mechanismus handelt.

Besonders erstaunlich sei, so die Wissenschafter, die ausgeprägte Plastizität der Zellmembranen im Zuge dieses Vorgangs, wodurch ein besonders rascher Verschluss der offenen Hautstelle ermöglicht wird. Wenn fünf bis zehn Zellen ihren Nachbarn gefunden haben, erscheint die Wunde bereits verschlossen, so Achilleas Frangakis von der Goethe Universität Frankfurt, der wissenschaftliche Leiter der Studie.

Die aktuelle Studie erweitert das Verständnis der epithelialen Plastizität. Es gilt nun in weiteren Untersuchungen die die strukturelle Organisation der Adhäsionsverbindungen zu erforschen, so die Wissenschafter.

Quelle: Eltsov, Dubé, Yu, Pasakarnis, Haselmann-Weiss, Brunner und Frangakis: Quantitative analysis of cytoskeletal reorganisation during epithelial tissue sealing by large-volume electron tomography, in: Nature Cell Biology DOI 10.1038/ncb3159.

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About Author

Dipl.-Ing. Alexandra Springler

Seit 2011 ist Dipl.-Ing. Alexandra Springler MEDMIX- und AFCOM-Mitarbeiterin. Nach Abschluss ihres Biotechnoligiestudiums ist sie nun in der Forschung tätig und absolviert zur Zeit ihr Doktorat.

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