Studie an Alligator-Stammzellen gibt Hinweis auf Zahnregeneration


Befunde könnten Verständnis oraler Erkrankungen beim Menschen vorantreiben

LOS ANGELES (Biermann) – Alligatoren könnten Wissenschaftlern den Weg weisen, wie sie bei Menschen die Zahnregeneration stimulieren können, so eine Studie unter Leitung der Keck School of Medicine an der University of Southern California (USC), Los Angeles.

Erstmals hat ein internationales Forscherteam unter der Leitung des Pathologie-Professors Cheng-Ming Chuong die einzigartigen zellulären und molekularen Mechanismen hinter der Zahnerneuerung bei amerikanischen Alligatoren entdeckt. Ihre Studie ist in den “Proceedings of the National Academy of Sciences” erschienen.

„Menschen haben natürlicher Weise zwei Sätze von Zähnen – das Milchgebiss und die bleibenden Zähne“, sagte Chuong. „Letzten Endes wollen wir Stammzellen identifizieren, die als Ressource dienen können, um bei Erwachsenen, die Zähne verloren haben, die Zahnerneuerung zu stimulieren. Um dies zu erreichen, müssen wir aber erst einmal verstehen, wie Zähne sich bei Tieren erneuern und warum sie dies bei Menschen nicht tun.“

Während die meisten Wirbeltiere ihre Zähne während ihres Lebens erneuern können, werden menschliche Zähne auf natürlichem Weg lediglich einmal ersetzt, obwohl die für die Entwicklung der Zähne wichtige Zahnleiste verbleibt.

Da Alligatoren über ein gut organisiertes Gebiss mit ähnlicher Form und Struktur wie Säugetiergebisse verfügen und fähig sind, ihre Zähne ein Leben lang zu erneuern, nahmen die Autoren an, dass sie als Modell für den Zahnersatz bei Säugetieren dienten könnten.

„Alligator-Zähne sitzen in Alveolen des Kieferknochens, wie menschliche Zähne“, sagte Erstautor Dr. Ping Wu. Alligatoren haben 80 Zähne, von denen jeder bis zu 50-mal im Lauf des Lebens erneuert werden kann.

Anhand mikroskopischer Bildgebungstechniken beobachteten die Wissenschaftler, dass jeder Alligator-Zahn eine komplexe Einheit aus drei Komponenten in unterschiedlichen Entwicklungsstadien darstellt – ein funktionstüchtiger Zahn, ein Ersatzzahn und die Zahnleiste.

Die Zahneinheiten sind so strukturiert, dass sie einen sanften Übergang von der Ablösung des funktionellen reifen Zahns zum Ersatz mit dem neuen Zahn ermöglichen. Indem sie drei Entwicklungsphasen für jede Zahneinheit identifizierten, kamen die Forscher zu dem Schluss, dass die Alligator-Zahnleisten offenbar die Stammzellen enthalten, aus denen sich die nachwachsenden Zähne entwickeln.

„Stammzellen teilen sich langsamer als andere Zellen”, sagte Koautor Privatdozent Dr. Randall B. Widelitz. „Die Zellen in der Zahnleiste der Alligatoren verhalten sich so, wie wir das von Stammzellen erwarten würden. Wir hoffen, in der Zukunft diese Zellen aus der Zahnleiste isolieren zu können, um zu sehen, ob wir sie zur Nachbildung von Zähnen im Labor verwenden können.“

Zudem hoffen die Wissenschaftler zu erfahren, welche molekularen Netzwerke an der wiederholten Erneuerung beteiligt sind – in der Hoffnung, diese Prinzipien künftig in der regenerativen Medizin anwenden zu können.

Außerdem berichten die Autoren über neuartige zelluläre Mechanismen, anhand derer sich die Zahneinheit im Embryo entwickelt, und die molekulare Signalgebung, die das Wachstum von Ersatzzähnen beschleunigt, wenn funktionsfähige Zähne zu früh verloren gehen.

Quellen: University of Southern California - Health Sciences, 13.05.2013; Wu, P., Wu, X., Jiang, T.X., Elsey, R.M., Temple, B.L., Divers, S.J., Glenn, T.C., Yuan, K., Chen, M.H., Widelitz, R.B. & Chuong, C.M. (2013). Specialized stem cell niche enables repetitive renewal of alligator teeth. Proceedings of the National Academy of Sciences, Early Edition. Published online May 13, 2013; dx.doi.org/10.1073/pnas.1213202110



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