Cellevipper gjør oss asymmetriske

Forskere belyser fremveksten av høyre-venstre ulikhet i kroppen

M use embryo NCI
lese høyt

Hjertet slår til venstre, blindtarmen på høyre side: på utsiden er menneskets høyre side knapt skille fra venstre, men inni er det asymmetri. Der det er forstyrret, er alvorlige sykdommer resultatet. Forskere har nå identifisert en mekanisme på frosker som sannsynligvis gir signalet for avgjørende uttrykk fra høyre og venstre i alle virveldyr selv i det tidlige embryoet.

Årsaken til ulikheten mellom høyre og venstre er celler med cilia, en type cellevipper, som allerede er kjent for biologer fra mange områder: De gir sæd, for eksempel drivkraft for bevegelse, på luftveiene de blusser inhalerte partikler som støv opp. Nå fant utviklingsbiologene ledet av professor Martin Blum fra Institute of Zoology ved University of Hohenheim i embryoer av mus, frosker og kaniner på en ansamling av slike cilierte celler, som synkront sirkler rundt øyenvippene deres.

Fra det mekaniske til det genetiske signalet

Som forskerne nå rapporterer i tidsskriftet Current Biology, stikker cellevippene jevnt ut i alle celler ikke sentralt, men litt lateralt ut av cellen. På denne måten produserer flimmerhinnen en væskestrøm fra høyre til venstre i fosteret bare noen få dager gamle. Som et slags startsignal aktiverer dette asymmetriske signalet visse gener i cellene i den venstre halvdelen av kroppen, mens de samme genene forblir inaktive i den høyre halvdelen av kroppen. "Et opprinnelig rent mekanisk signal som utløser høyre-venstre karakter i løpet av tre timer, " forklarer Blum.

Globules i væskestrømmen ...

For første gang klarte forskere i Hohenheim pålitelig å oppdage dette signalet i amfibieembryoer. For å gjøre dette, spredte de bittesmå lysstoffrørperler mindre enn en tusendels millimeter i diameter i den embryonale væsken og fulgte deres vei med egenutviklet programvare for bildebehandling.

I et andre eksperiment tykket de den omkringliggende væsken fra froskeembryoer med tapetpasta og forhindret dermed væskestrømmen. Resultat: genene for høyre-venstre uttrykk hoppet ikke lenger. Rumpetrollens hjerte, tarm og galleblære utviklet seg i feil retning eller med tilfeldig asymmetri (situs inversus eller heterotaxis). utstilling

Elementær for alle virveldyr

Med sine eksperimenter tok utviklingsbiologene opp tidligere forskning fra Japan, som viste at mus utvikler noen alvorlige sykdommer når deres flimmerhår har defekter i embryonale stadiet. "For oss er det uten tvil at mekanismen er et veldig elementært signal for alle virveldyr, mens det tidligere ble antatt at venstre-høyre asymmetri i alle virveldyr utviklet seg uavhengig, " forklarer Blum.

Tilnærminger til medisinske applikasjoner

Biologene håper at deres grunnleggende forskning også vil gi tilnærminger for medisinske anvendelser. "Hos mennesker er høyresidens utviklingsforstyrrelser kjent hos en av hver 10.000 mennesker, med konsekvenser fra hjertefeil til fravær av milten, samt hyppig nyresykdom hos mennesker, som forårsaker cystisk nyresyndrom som fører til feil i den ciliære funksjonen til et gen som kontrollerer asymmetri i det tidlige embryoet, "forklarer prof. Dr. med. Blum.

Et åpent spørsmål om forskning er i hvilken grad innholdet i høyre- og venstresiden og ansvarsfordelingen mellom høyre og venstre hjernehalvdel er relatert til embryonale høyre-venstre-trening. Spørsmål som ifølge Dr. Dr. med. Blum kan gi svar på menneskets spesielle status i dyreriket. "Til syvende og sist skylder vi det språksenteret i venstre halvdel av hjernen at vi kunne videreformidle livserfaringene våre til neste generasjon og dermed bygge en kultur."

(University of Hohenheim, 10.01.2007 - NPO)