Menschliche Muskeln können nur kleine Verletzungen regenerieren, wie sie etwa beim Sport auftreten. Nach einem Unfall oder nach einer Kampfverletzung hingegen führen grosse Wunden oft zu Muskelschäden, die sich nicht mehr regenerieren, sondern eine Narbe bilden, was zu einer Einschränkung der Beweglichkeit führen kann. Manche Tiere hingegen haben Strategien, um beschädigte Körperteile gänzlich zu ersetzen. In einer kürzlich erschienenen Studie beschreiben Forschende der Universität Freiburg, wie der Zebrafisch in der Lage ist, nach einer tiefen Verletzung am Ansatz der Schwanzflosse mehrere Muskeln zu regenerieren.

Muskelzellen sind bei allen Wirbeltieren ähnlich. Trotzdem unterscheiden sich Fische und Menschen in Bezug auf ihre regenerativen Fähigkeiten der Muskeln. Zebrafische, die als Modelorganismen in der Biologie dienen, können verschiedene Organe regenerieren, wie etwa das Herz, die Retina sowie verschiedene Gliedmassen, die der menschliche Körper nicht erneuern kann. Sind diese Meister der Regeneration auch in der Lage, ganze Muskeln zu erneuern? Diese Frage wurde im Labor von Biologin Prof. Anna Jazwinska untersucht.

Totalregeneration in vier Wochen
Um die aussergewöhnliche Regenerationsfähigkeit von Zebrafischen zu untersuchen, wurde eine Methode entwickelt, bei der eine Seite am Ansatz der Schwanzflosse während ein paar Sekunden eingefroren wird. Eine solch tiefe Verletzung beschädigt eine ganze Reihe von Muskeln und führt zu einer grossen Wunde. Wissenschaftler_innen der Universität Freiburg haben aufgezeigt, wie zur Regeneration Stammzellen rekrutiert werden, um neue Muskelzellen zu erzeugen. Mit der Analyse von genetisch modifizierten Zebrafischen konnte belegt werden, dass alle Sorten von Muskelfasern innerhalb von vier Wochen nach einer Verletzung vollständig ersetzt sind. Der einzige Unterschied liegt in der weniger präzisen Anordnung der Muskelfasern. Auf molekularer Ebene entdeckte das Forschungsteam ein Signal, das zur Aktivierung der Regeneration notwendig ist, das sogenannte TOR-Signal (target of rapamycin). Das Entziffern der Grundlagen der natürlichen Regeneration anhand von Modelorganismen birgt ein vielversprechendes Potential für die Biologie und die Medizin: Über die Erforschung der Zebrafische erhalten wir besseres Verständnis davon, wie grosse Muskelverletzungen durch neue Muskelzellen ersetzt werden könnten.

Publikation: NPJ Regenerative Medicine 2024 Feb 20;9(1):8. doi: 10.1038/s41536-024-00351-5, Skeletal muscle regeneration after extensive cryoinjury of caudal myomeres in adult zebrafish, Hendrik Oudhoff 1, Vincent Hisler 1, Florian Baumgartner 1, Lana Rees 1, Dogan Grepper 1, Anna Jazwinska 2