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das Organ zu schlagen - und hört bis zum Tod
des Individuums nicht mehr damit auf. Aber noch
sind viele Entwicklungsschritte notwendig, um
aus dem Schlauch ein Herz mit vier Kammern
werden zu lassen.
Das voll ausgebildete Herz besteht aus drei Ge­
webeschichten (Abb. 1) . Am auffcilligsten ist das
so genannte Myokard, das aus den Herzmuskel­
zellen besteht und für das Sch lagen des Organs
verantwortlich ist. Innen ist das Herz mit einer
Lage von Zellen (Endokard) ausgekleidet, die für
einen möglichst reibungsarmen Blutfluss sorgen.
Auch nach außen ist es durch eine spezialisierte
Zellschicht (Epikard) abgeschirmt. Diese sorgt
dafür, dass sich das Herz möglichst reibungsarm
im Herzbeutel bewegt.
Zellen wandern über Gewebebrücke
Die Wand des frühembryonalen Herzschlauchs
besteht nur aus Myokard und innerer Zellschicht.
Die äußere Hülle wird auf besonders spektakuläre
Weise gebildet: Wo das Blut in den Herzschlauch
hineinfließt, entsteht zunächst eine traubenförmige
Struktur (Abb. 2), die sich während der weiteren
Entwicklung vergrößert. Schließlich bildet sich
von ihr aus eine Gewebebrücke zum Herzen. Über
diesen Steg wandern Zellen auf die Oberfläche
der primitiven Herzkammer und bilden dort die
äußere Zellschicht.
Durch Manipulationsversuche in Zusammenarbeit
mit jörg Männer vom Anatomischen Institut der
Uni Göttingen konnten wir zeigen, dass die äuße­
re Schicht bei der Kontrolle des Wachstums der
Kammerwand eine sehr wichtige Funktion ausübt.
Verhindert man die Zellwanderung zum Herzen
hin, so bleibt das Herzmuskelgewebe in seiner
Entwicklung zurück und es kommt eine nur dünne
Herzkammerwand zustande. Diese ist nicht dazu
in der Lage, eine für das weitere Wachstum des
Embryos ausreichende Pumpaktivität aufzubauen.
Ziel unserer weiteren Untersuchungen wird es sein,
die molekulare Kontrolle des Kammerwachstums
zu analysieren und die dabei aktivierten Gene zu
charakterisieren.
Aus der äußeren Zellschicht leiten sich viele
verschiedene Zelltypen ab (Abb. 1). Nachdem
das Herz vollständig umkleidet wurde, lösen
sich einzelne Zellen aus dem Gewebeverband
und wandern in die Region ein, aus der später
das Herzmuskelgewebe entsteht. Dort werden
Forschungsschwerpunkt
Wenige Signalmoleküle steuern
Entwicklung von Embryonen
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Die Kommunikation zwischen Zellen ist insbesondere während der Embry­
onalentwicklung sehr ausgeprägt. Dafür sind so genannte Signalmoleküle
verantwortlich: Sie werden von einer Zelle ausgeschüttet und von einer
benachbarten Zelle mit Hilfe von Rezeptoren gebunden. Dann lösen sie enzy­
matische Prozesse aus, die in einer Veränderung der Genexpression gipfeln.
Untersuchungen in den vergangenen Jahren haben gezeigt, dass es nur eine
sehr begrenzte Zahl von Signalmolekülen gibt, die während der Embryonal­
entwicklung in immer wieder neuem Zusammenhang Verwendung finden.
Sie haben Namen wie Notch, Hedgehog oder Wnt und wurden häufig zuerst
in der Taufliege entdeckt Mittlerweile ist klar, dass diese Signalmoleküle
universell im Tierreich eingesetzt werden, um die Embryonalentwicklung zu
steuern. Sie spielen aber auch bei Regenerationsprozessen und der Wundhei­
lung eine Rolle und sind an der Entstehung von Krebs beteiligt.
sie durch noch nicht näher charakterisierte
Signalmoleküle dazu veranlasst, verschiedene
Zelltypen zu bilden. Aus ihnen gehen zum Beispiel
das gesamte Bindegewebe des Herzens und die
Herzkranzgefäße hervor. Es ist eine interessante
Frage, ob die Zellen von Anfang an das gleiche
Entwicklungspotenzial besitzen oder ob sie schon
verschieden spezialisiert sind.
Eine weitere Frage, der wir uns widmen, ist der
embryonale Ursprung der traubenförmigen Struk­
tur, aus der die Zellbrücke zum Herzschlauch
hervorgeht. Insbesondere untersuchen wir, welche
Signalmoleküle für ihre Entstehung verantwortlich
sind. Kürzlich konnten wir zeigen, dass auch hierfür
BMP2, das wir bereits als wichtiges Signalmolekül
für die Entstehung des Myokard identifiziert haben,
ein essenzielles Signalmolekül ist. Außerdem inter-
Abb. 2 : Entwicklung deräu­
ßeren Zellschicht des Herzens
bei einem Hühnerembryo.
Zunächst entsteht an der Ein ­
{lussbahn des Herzens eine
traubenförmige Anlage (PE,
links). Diese vergrößert sich
im Verlauf der weiteren Ent­
wicklung und baut schließlich
eine direkte Verbindung mit
dem Herzen auf (Pfeil, rechtes
Bild). Ober diese Gewebebrü­
cke gelangen dann Zellen auf
die Oberfläche des Herzens
(gelbbraun markiert). Foto:
}örg Männer