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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Ursachen vertauschter Organ-Anordnung entdeckt |
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| | | Nicht bei allen Menschen schlägt das Herz in der linken Seite der Brust. So befinden sich die Organe von Personen, die am Kartagener-Syndrom leiden, zur Hälfte auf der gegenüberliegenden Seite. Tauschen alle Organe die Plätze, treten nur selten gesundheitliche Schäden auf. Wechseln jedoch nur einige ihren angestammten Platz, sind gesundheitliche Probleme vorprogrammiert. Wissenschaftler konnten im Tierversuch nun erstmals die Ursache für den seltsamen Platzwechsel feststellen. |
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Wie der Biologe Shigenori Nonaka und seine Kollegen von der University of Osaka herausgefunden haben, beruht die Umkehrung der Organe auf fehlerhaft arbeitenden Cilien - feinsten Härchen, die sich unter anderem auf Embryonen befinden.
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Cilien
Cilien sind kurze, bewegliche Plasmafäden, die vielen einzelligen Tieren und auch einfachen höheren Tieren zur Fortbewegung im Wasser dienen. Außerdem transportieren sie bei allen Tieren Flüssigkeiten (z. B. Nahrung im Darm) in Körperhohlräumen durch so genannte Flimmerbewegungen.
Beim Menschen sitzen diese kleinen Härchen z. B. auf der Oberfläche der Luftröhre und der großen Bronchien. Sie bewegen sich kontinuierlich Richtung Mundraum und befördern auf diese Weise Schleim nach oben. Auch im Zellsystem der Nasennebenhöhlen sorgen die Bewegung der winzigen Flimmerhärchen für den Abtransport von Schleim durch die Nase. |
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Flussrichtung bestimmt Organanordnung |
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Cilien sitzen auch in der Körpermitte von Mausembryonen, wo sie während der Schwangerschaft permanent gegen den Uhrzeigersinn kreisen. Diese Bewegungen lassen das Fruchtwasser ebemso permanent von rechts nach links über den heranreifenden Embryo fließen - und dies scheint wiederum die Symmetrie der inneren Organe fest zu legen.
Der Mechanismus könnte nach Angaben der japanischen Wissenschaftler für die Entwicklung aller Wirbeltiere Gültigkeit haben. Ihre Studienergebnisse veröffentlichten sie in der aktuellen Ausgabe von "Nature".
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Ursache: Botenstoffe oder Druckunterschiede? |
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Es ist überraschend, dass gerade ein so einfacher Prozess so tiefe und weitreichende Konsequenzen hat, meint der Biologe Claudio Stern vom University College London in der Online-Ausgabe von Nature.
"Viel wichtiger ist aber jetzt herauszufinden, wie die Flussrichtung des Fruchtwassers die Lage der Organe beeinflusst", so Mark Mercola von der Harvard University in Cambridge. "Möglicherweise besitzen die Cilien einen chemischen Botenstoff, der die linke Köperhälfte markiert, oder es sind unterschiedliche Druckverhältnisse auf den Embryoseiten für die Organverteilung verantwortlich."
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Auch Gene sind von diesem Vorgang betroffen |
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Die durch die Bewegungen der Cilien gelöste Flussrichtung des Fruchtwassers legt die Verteilung der inneren Organe innerhalb weniger Stunden fest. Der Vorgang erfolgt innerhalb der ersten Entwicklungswoche des Embryos. Ist die Rechts-Links-Anordnung einmal festgelegt, bestimmt sie auch, welche Gene auf welchen Seiten aktiv werden.
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Umkehr der Flussrichtung ändert Organverteilung |
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Es wurde schon seit längerem vermutet, dass die Bewegungen dieser haarfeinen Strukturen, die auf bestimmten Zellen vertreten sind, eine essenzielle Wirkung auf die Verteilung der Organe hat.
Daher entfernten die Entwicklungsbiologen rund um Nonaka Mäusembryonen aus ihrem natürlichen Umfeld und setzten sie in ein Kulturmedium. Diese Flüssigkeit wurde permanent von links nach rechts - statt umgekehrt - über die Mausembryonen bewegt. Die Flussrichtung war so stark, dass die Cilien nicht dagegen ankamen.
Das Resultat: Die geborenen Mäuse trugen das Herz tatsächlich auf der gegenüberliegenden Körperseite. Auch das Muster der Genaktivität war verkehrt.
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Willkürliche Strömungen führen zu Missbildungen |
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Im nächsten Schritt untersuchten die Wissenschaftler gentechnisch veränderte Mäuse, die keine Cilien besitzen. Sie wurden einem künstlich erzeugten Flüssigkeitsstrom ausgesetzt. Bei diesen Embryonen lagen die Organe wahllos verteilt im Körper.
Es kommt nicht darauf an, ob die Organe links oder rechts liegen, solange sie vollständig den Platz wechseln, meint Nonaka. Nicht die "richtige" Seite, sondern der komplette Wechsel seien wichtig.
Wechseln nicht alle Organe die Seite, dann kann z. B. das Herz das Blut gegen die Lunge pressen, oder es kommt zu Knotenbildungen im Magen-Darm-Trakt.
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Hinweise für Entstehung von Krebs und Entwicklungsfehler |
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Die Entschlüsselung des Mechanismus der Organanordnung im Körper könnte nicht nur wichtige Hinweise auf eine Behandlungsmethode des Kartagener-Syndroms liefern, sondern auch für das Verständnis von Entwicklungsfehlern der Organe und des restlichen Körpers, so der Krebsspezialist Joseph Yost von der University of Utah.
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01.01.2010 |
