Regeneration ist der natürliche Prozess des Ersatzes oder der Wiederherstellung beschädigter oder fehlender Zellen, Gewebe, Organe und sogar ganzer Körperteile bis zur vollen Funktionsfähigkeit bei Pflanzen und Tieren. Wissenschaftler untersuchen die Regeneration im Hinblick auf ihren möglichen Einsatz in der Medizin, z. B. bei der Behandlung einer Reihe von Verletzungen und Krankheiten. Die Forscher hoffen auch, durch Studien zur Regeneration mehr über den menschlichen Alterungsprozess zu erfahren. Dieses rasch voranschreitende Gebiet wird als regenerative Medizin bezeichnet.
ÜBERSICHT
Welche Organismen können sich regenerieren?
Alle lebenden Organismen verfügen über eine gewisse Regenerationsfähigkeit als Teil der natürlichen Prozesse zur Erhaltung von Geweben und Organen. Einige Tiere verfügen über umfangreiche Regenerationsfähigkeiten. Das winzige Süßwassertier Hydra zum Beispiel kann zwei ganze Körper bilden, nachdem es in zwei Hälften geschnitten wurde. Der Axolotl oder mexikanische Salamander ist ein Tier mit einem Rückgrat, das die Form und Funktion fast aller Gliedmaßen, Organe oder anderer Körperteile regenerieren kann.
Komplexere Tiere wie Säugetiere haben eine begrenzte Regenerationsfähigkeit. Dazu gehören:
- Bildung von dicken Narben im Gewebe und in der Haut, um die Heilung verletzter oder amputierter Körperteile zu fördern.
- Nachwachsende Haare und Haut.
- Heilung eines Knochenbruchs durch den Einsatz von neuem Gewebe, um die Knochenteile wieder zusammenzufügen.
Wie regenerieren sich verschiedene Organismen?
Organismen regenerieren sich auf unterschiedliche Weise. Pflanzen und einige Meerestiere, wie z. B. Quallen, können fehlende Teile ersetzen, indem sie ihr verbleibendes Gewebe umfassend umgestalten.
Einige Tiere wie Hummer, Welse und Eidechsen ersetzen fehlende Teile, indem sie zunächst ein Blastema bilden. Die Blastema-Zellen teilen sich schnell, um die Haut, die Schuppen, die Muskeln, die Knochen oder den Knorpel zu bilden, die für die Schaffung der verlorenen Gliedmaße, Flosse oder des Schwanzes benötigt werden.
Bei anderen Tieren, auch beim Menschen, kommt es bei Organen wie der Leber zu einer so genannten kompensatorischen Hypertrophie. Wenn ein Teil der Leber entfernt oder zerstört wird, wächst der verbleibende Teil auf die ursprüngliche Größe an und ermöglicht es der Leber, wie zuvor zu funktionieren. Unsere Nieren, die Bauchspeicheldrüse, die Schilddrüse, die Nebennieren und die Lungen kompensieren den Verlust eines Organs auf ähnliche, aber begrenztere Weise.
Zu den Forschungsorganismen, die sich besonders gut für die Untersuchung der Regeneration eignen, gehören der blau-weiß gestreifte Zebrafisch und die Planarien, eine Art von Plattwürmern. Der Zebrafisch kann eine beschädigte oder verlorene Flosse ersetzen und auch erhebliche Schäden an Herz, Bauchspeicheldrüse, Netzhaut, Gehirn und sogar Rückenmark reparieren.
Die Planarien nutzen die Organogenese in sehr großem Maßstab, um ihren gesamten Körper aus einem winzigen Gewebefragment nachwachsen zu lassen, wenn dieses Gewebestück einen einzigen Neoblasten enthält. Der Mensch verfügt über dieselben Gene und Wege, die diese Tiere nutzen. Allerdings wissen die Wissenschaftler noch nicht genau, wie eine solch umfassende Regeneration beim Menschen in Gang gesetzt oder eingeleitet werden kann.
Welche Rolle spielen die Stammzellen bei der Regeneration?
Stammzellen spielen eine wichtige Rolle bei der Regeneration, da sie sich zu vielen verschiedenen Zelltypen im Körper entwickeln und sich millionenfach erneuern können, was spezialisierte Zellen im Körper – wie z. B. Nervenzellen – nicht tun können. Die Hauptaufgabe von Stammzellen besteht darin, das Gewebe, in dem sie sich befinden, zu erhalten und zu reparieren. Wissenschaftler erforschen, ob aus den eigenen Stammzellen eines Menschen Ersatzgewebe „wachsen“ könnte, das vom körpereigenen Immunsystem nicht abgestoßen wird.
Wie hängt die Regeneration mit der Alterung zusammen?
Während des gesamten Lebens eines Organismus regenerieren sich seine Zellen. Als Teil des Alterungsprozesses nimmt diese Fähigkeit jedoch allmählich ab. Um die dabei auftretenden Veränderungen besser zu verstehen, untersuchen Wissenschaftler Tiere, die während ihrer gesamten Lebensspanne kaum Anzeichen von Alterung zeigen. Seeigel zum Beispiel können sich ein Leben lang fortpflanzen und beschädigte Teile nachwachsen lassen. Da sie diese Fähigkeiten beibehalten, können Seeigel den Wissenschaftlern bei der Beantwortung von Fragen zum menschlichen Altern und zur Regeneration helfen.
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