q&more
Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

News

Leber besitzt Struktur ähnlich von Flüssigkristallen

Forscher erstellen erstes naturgetreues 3D-Modell der Leberläppchen

© MPI-CBG/ Morales-Navarrete et al.

Rekonstruktion der Hauptstrukturen, die das Leberläppchen bilden: Zentrale (CV) und portale Blutgefäße (PV), Netzwerk aus Sinusoiden (Magenta) & Gallenkanälen (Grün) sowie Hepatozyten (Zufallsfarben).

05.07.2019: Das bisher benutzte, aus dem Jahr 1949 stammende Modell der Leberläppchen konnte nur bedingt veranschaulichen, wie Lebergewebe strukturiert und gebildet wird. Wissenschaftler der Max-Planck-Institute für molekulare Zellbiologie und Genetik sowie für Physik komplexer Systeme haben nun zusammen mit Kollegen der TU Dresden ein neues 3D-Modell der Leber erstellt. Sie haben damit entdeckt, dass die Leber eine organisierte Struktur ähnlich der von Flüssigkristallen aufweist.

Die Leber ist das größte Stoffwechselorgan des menschlichen Körpers mit einer komplexen Gewebearchitektur. Diese ist unerlässlich für die Entgiftung des Blutes und den Stoffwechsel. Das Blut fließt über Blutgefäße zu den Leberzellen, den sogenannten Hepatozyten, die Nährstoffe aufnehmen und umwandeln und Galle produzieren, die dann in den Darm gelangt. Wie jedoch beeinflussen sich Zellen untereinander und wie organisieren sie sich, um ein funktionierendes Gewebe zu bilden? Um das zu verstehen, muss man die dreidimensionale Struktur kennen. Die Architektur von Geweben und deren Einfluss auf die Funktion des Gewebes sind heute noch wenig verstanden. Ein interdisziplinäres Team aus Biologen, Physikern und Mathematikern  wollte daher ein neues Modell der Leber entwickeln, das erklären kann, wie Zellen kollektiv Lebergewebe und damit ein gesundes Organ bilden.

Ein von Hand gezeichnetes Modell der grundlegenden Struktur des Leberläppchens wurde 1949 vom Anatomen Hans Elias angefertigt. Seitdem sind nur sehr wenige Fortschritte gemacht worden. Um dieses Problem zu lösen, rekonstruierten die Dresdner Forscher computergestützt die dreidimensionale Geometrie des Gewebes aus mikroskopischen Aufnahmen der Mausleber und analysierten es unter Anwendung physikalischer Konzepte. Obwohl Lebergewebe eher ungeordnet erscheint, haben die Forscher überraschenderweise herausgefunden, dass die Hepatozyten in ihrer Anordnung Flüssigkristallen ähneln, die unter anderem in elektronischen Displays verwendet werden. Flüssigkristalle sind weniger strukturiert als Kristalle, aber organisierter als Moleküle in einer Flüssigkeit.

Kommunikation zwischen Blutgefäßen und Leberzellen

Hernán Morales-Navarrete, Postdoktorand im Labor von Marino Zerial am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik, erklärt: „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Leberzellen und Sinusoide, die kleinsten Blutgefäße im Körper, in beide Richtungen miteinander kommunizieren: Die Blutgefäße geben den Hepatozyten Anweisungen und die Hepatozyten senden Signale an die Blutgefäße zurück, um die Flüssigkristall-Anordnung herzustellen und zu erhalten. Diese beidseitige Kommunikation ist ein zentraler Bestandteil der Selbstorganisation des Lebergewebes.“ Eine solche Architektur verleiht dem Gewebe Funktion und Widerstandsfähigkeit gegenüber lokalen Schäden.

Marino Zerial, der auch dem Zentrum für Systembiologie Dresden angehört, fasst zusammen: „Wir haben neue Prinzipien der Struktur und Organisation von Lebergewebe entdeckt. Nur wenn wir verstehen, wie Lebergewebe gebildet und daraus ein funktionierendes Organ entsteht, können wir Anomalien und Fehlfunktionen beim Menschen besser erkennen. Darüber hinaus bietet unsere Studie auch eine allgemeine Grundlage, um die Interaktion von Zellen und ihre Organisation in Gewebe besser zu verstehen“.

Originalveröffentlichung:
Hernán Morales-Navarrete, Hidenori Nonaka, Andre Scholich, Fabián Segovia-Miranda, Walter de Back, Kirstin Meyer, Roman L Bogorad, Victor Koteliansky, Lutz Brusch, Yannis Kalaidzidis, Frank Jülicher, Benjamin M Friedrich, Marino Zerial; "Liquid-crystal organization of liver tissue"; eLife; 17. June, 2019.

Fakten, Hintergründe, Dossiers

  • Leber
  • 3D-Modelle
  • Hepatozyten
  • Leberzellen

Mehr über MPI für molekulare Zellbiologie und Genetik

  • News

    Wie Zellen unsere Organe dichthalten

    Unsere Organe sind spezialisierte Kompartimente mit jeweils eigenem Milieu und Funktion. Um unsere Organe nach außen abzudichten, müssen die Zellen im Epithelgewebe eine Barriere bilden, die sogar für Moleküle dicht ist. Diese Barriere wird durch einen Proteinkomplex gebildet, der alle Zell ... mehr

    Selbstlernende Netzwerke lassen Forscher mehr sehen

    Moderne Mikroskope können mehrstündige 3D-Zeitrafferfilme von jeder einzelnen Zelle im sich entwickelnden Organismus aufnehmen. Genau wie bei normaler Fotografie benötigen Fluoreszenzmikroskope eine ausreichende Menge Licht, um dunkle und verrauschte Bilder zu vermeiden. Allerdings kann die ... mehr

    Wie Organe während des Wachstums ihre Form bewahren

    Bereits während der frühen Entwicklung eines Embryos nehmen viele Gewebe und Organe ihre endgültige Form an. Diese muss im Laufe des Wachstums eines Organismus beibehalten werden. Da die richtige Form eines Gewebes oft entscheidend ist für dessen Funktion, ist es wichtig zu verstehen, wie d ... mehr

Mehr über Max-Planck-Gesellschaft

  • News

    Biologische Maschine produziert ihre eigenen Bauteile

    Die synthetische Biologie will nicht nur Prozesse des Lebens beobachen und beschreiben, sondern auch nachahmen. Ein Schlüsselmerkmal des Lebens ist die Replikationsfähigkeit, also die Selbsterhaltung eines chemischen Systems. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut (MPI) für Biochemie in Mar ... mehr

    Zur richtigen Zeit am richtigen Ort

    Proteine sind molekulare Arbeitspferde der Zelle, die bestimmte Aufgaben erfüllen. Dabei ist es wichtig, dass der Zeitpunkt der Proteinaktivitäten genauestens kontrolliert wird. Wenn die Proteine ihre Aufgaben erfüllt haben, können Prozesse beendet werden, die unnötig oder schädlich sind. U ... mehr

    Lass uns eine Zelle bauen

    Zellen sind die Grundbausteine allen Lebens. Ihr Inneres bietet eine ideale Umgebung, in der die elementaren Moleküle des Lebens interagieren können, um chemische Reaktionen stattfinden zu lassen und somit Leben ermöglichen. Die biologische Zelle ist jedoch sehr komplex, sodass es schwierig ... mehr

Mehr über TU Dresden

  • News

    Pilz als Untermieter produziert Wirkstoff einer Heilpflanze

    Die Tataren-Aster wird in der traditionellen chinesischen Medizin wegen des enthaltenen Astins als Heilpflanze genutzt; dem Stoff werden auch in der Krebsforschung vielversprechende Eigenschaften zugeschrieben. Doch die Astine produziert die Pflanze nicht selbst, wie lange angenommen wurde, ... mehr

    Bottom-up-Synthese von kristallinen 2D-Polymeren

    Wissenschaftlern des Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed) an der TU Dresden ist es erstmals gelungen, flächige monomolekulare Quasi-2D-Polymere durch einen „Bottom-Up“-Prozess, also einen gezielten stufenweisen Aufbau der Molekülschichten, zu synthetisieren. Dafür wurde eine neu ... mehr

    Leistungsstärkere weiße OLEDs

    Organische Leuchtdioden (OLEDs) haben dank intensiver Forschungsarbeiten in den letzten Jahrzehnten den Elektronikmarkt immer weiter erobert – von OLED-Handydisplays bis zu herausrollbaren Fernsehbildschirmen, die Liste der Anwendungsfelder ist lang. Im Fokus der aktuellen OLED-Forschung st ... mehr

  • Autoren

    Dr. Torsten Tonn

    Torsten Tonn ist Professor für Transfusionsmedizin an der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus, Technische Universität Dresden. Er ist ebenfalls Geschäftsführer des DRKBlutspendedienstes Nord-Ost. Vor dieser Stellung leitete er den Bereich für Zell- und Gentherapie des Instituts für Tra ... mehr

q&more – die Networking-Plattform für exzellente Qualität in Labor und Prozess

q&more verfolgt den Anspruch, aktuelle Forschung und innovative Lösungen sichtbar zu machen und den Wissensaustausch zu unterstützen. Im Fokus des breiten Themenspektrums stehen höchste Qualitätsansprüche in einem hochinnovativen Branchenumfeld. Als moderne Wissensplattform bietet q&more den Akteuren im Markt einzigartige Networking-Möglichkeiten. International renommierte Autoren repräsentieren den aktuellen Wissenstand. Die Originalbeiträge werden attraktiv in einem anspruchsvollen Umfeld präsentiert und deutsch und englisch publiziert. Die Inhalte zeigen neue Konzepte und unkonventionelle Lösungsansätze auf.

> mehr zu q&more

q&more wird unterstützt von:

 

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.