Wichtige Schritte der embryonalen Entwicklung der Wirbelsäule des Zebrafischs entschlüsselt

Leopardbärbling

Foto: Magnus Manske
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Ein internationales Team um die Kölner Entwicklungsbiologen Hans-Martin Pogoda, Iris Riedl-Quinkertz, Heiko Löhr und Matthias Hammerschmidt konnte am Modellorganismus des Zebrabärblings, auch Zebrafisch genannt, den Mechanismus der Wirbelsäulenentstehung in wesentlichen Aspekten entschlüsseln.

Die Studie liefert neue Einblicke in die embryonale Ausbildung der Wirbelsäule, in der sich Wirbelkörper und deren Zwischenbereiche, sogenannte Intervertebrale, abwechseln. Der Beitrag der Kölner Forschenden wurde von den Herausgebern der Fachzeitschrift „Development“ als „Research Highlight“ ausgewiesen.

Alle Wirbeltiere (inklusive uns Menschen) bilden als funktionellen Vorläufer der späteren Wirbelsäule eine stabförmige, knorpelartige Struktur, das Notochord, aus. Es durchzieht die Körperachse des Embryos etwa vom Hals bis zur Schwanzspitze. Das Team fand Hinweise darauf, dass der Startmechanismus der Wirbelbildung bei Knochenfischen grundsätzlich anders als bei Vögeln und niederen Säugern abläuft. Zwar besitzen alle Wirbeltiere ursprünglich ein Notochord, beim Fischembryo spielt diese Struktur jedoch eine Schlüsselrolle bei der Segmentierung des Rückgrats, die letztlich ihren Ausdruck in einer „Kette“ aus Wirbelkörpern findet.

„Interessanterweise ist das Notochord beim Zebrabärbling äußerlich nicht in offensichtlich unterscheidbare Segmente unterteilt. Auf molekularer Ebene konnten wir allerdings erkennen, dass sich die Schicht der äußeren Knorpelzellen, die sogenannten Chordoblasten, durchaus in bereits segmentierte Abschnitte gliedert. Dieser Fund legt nahe, dass die Bildung der Wirbelkörper von den Chordoblasten gesteuert wird“, sagt Erstautor Dr. Hans-Martin Pogoda vom Institut für Zoologie der Universität zu Köln. „Wir haben weiterhin gelernt, dass die Aktivitäten der Chordoblasten in Antwort auf das Signalmolekül Retinsäure ganz ähnlich sind wie die der Osteoblasten, die die Knochen im Menschen formen.“

Für entwicklungsbiologische Fragestellungen ist der Zebrabärbling ein besonders geeigneter Modellorganismus, da der Embryo optisch wie experimentell gut zugänglich ist. So ist es beispielsweise möglich, seine Entwicklung „live“ unter dem Mikroskop zu verfolgen, erklärt Pogoda: „Wir schauen uns die zellulären und molekularen Prozesse bei der Bildung des axialen Skeletts an und wollen herausfinden, wie der Bauplan der Wirbelsäule im Embryo angelegt wird. Diese Abläufe am Modell genau zu verstehen, ist grundlegend, zumal der Zebrabärbling heute eines der wichtigsten Modellsysteme der biomedizinischen Forschung ist. Viele der hier gewonnenen Erkenntnisse können auf den Menschen übertragen werden.“

Quelle: Universität zu Köln (idw)