Wird das menschliche Herz durch einen Infarkt geschädigt, bildet sich um die betroffenen Bereiche mit der Zeit festes Narbengewebe. Dieses verringert die Pumpkraft des Herzens und erhöht das Risiko für Herzschwäche und Herzrhythmusstörungen. Das Herz von Zebrafischen hingegen kann sich nach einer Verletzung vollständig regenerieren. Forschende um Janita Mintcheva, Doktorandin in der Arbeitsgruppe „Quantitative Entwicklungsbiologie“ von Professor Jan Philipp Junker am Max Delbrück Center, zeigen jetzt in „Nature Communications“, dass eine fein abgestimmte Entzündungsreaktion den Heilungsprozess anstößt.
Mithilfe eines Verfahrens, das neu entstehende RNA in einzelnen Zellen analysiert, fand das Team heraus, dass bestimmte Immunzellen, die Makrophagen, nach einer Verletzung mit als erste reagieren: Sie senden Entzündungssignale, die die Regeneration in Gang setzen. Auslöser dieses Prozesses ist jedoch nicht nur die Entzündung an sich. Auch der genaue Zeitpunkt und die Stärke der Signale sind entscheidend: Erst sie schaffen die Voraussetzung dafür, dass das Gewebe weiter heilt.
„Bekannt war bereits, dass eine Störung dieser frühen Reaktion auf eine Verletzung des Herzens die Regeneration des Gewebes beeinträchtigt“, erklärt Mintcheva. Man habe also schon gewusst, wie entscheidend der Zeitraum für den Heilungsprozess sei. „Es war aber nicht klar, was genau in dieser frühen Phase geschieht“, erläutert die Forscherin.
Neue Genaktivitäten in einzelnen Zellen erkennen
Um das herauszufinden, wandten die Wissenschaftler*innen eine Methode an, die als „In-vivo-Einzelzell-RNA-Metabolismus-Markierung“ bezeichnet wird. Mit ihr lassen sich neu produzierte RNA-Moleküle in einzelnen Zellen lebender Tiere markieren und so die Aktivität von Genen als deren Reaktion auf eine Schädigung des Gewebes identifizieren.
Mintcheva und ihre Kolleg*innen analysierten Tausende von Zellen aus Zebrafischherzen in den ersten sechs Stunden nach einer Verletzung. Dabei stellten die Forschenden fest, dass Makrophagen – und möglicherweise auch Neutrophile, eine andere Art von Immunzellen – zu den ersten Reagierenden gehörten und schnell in einen proinflammatorischen Zustand übergingen.
Als das Team die Entzündungsreaktionen der Makrophagen gezielt dämpfte, wuchsen die Blutgefäße schneller und mehr Herzmuskelzellen traten in eine Proliferationsphase ein – beides Prozesse, die für die Regeneration des Herzens erforderlich sind. „Das war völlig unerwartet“, sagt Mintcheva. „Frühere Studien hatten nahegelegt, dass eine Modulation der Entzündung in Zebrafischherzen, sei es durch Verstärkung oder Dämpfung, die Regeneration grundsätzlich beeinträchtigt. Jetzt konnten wir zeigen, dass die gezielte Unterdrückung der entzündlichen Signale speziell in Makrophagen die Heilung fördert – was darauf hindeutet, dass diese Zellen bei dem Prozess eine Schlüsselrolle spielen.“
Ein Fine-Tuning der Entzündung für die Herzreparatur
Die Ergebnisse zeigen, dass es vermutlich zu einfach gedacht ist, Entzündungen entweder als nützlich oder als schädlich zu betrachten. Denn offenbar ist ihre Rolle differenzierter: Zu starke oder zu schwache Entzündungen können die Regeneration beeinträchtigen, während genau abgestimmte Reaktionen sie allem Anschein nach fördern.
„Wir waren überrascht, dass sich die Herzregeneration, die bei Zebrafischen ohnehin schon sehr effizient ist, durch die gezielte Beeinflussung von Entzündungssignalen weiter verbessern lässt“, sagt Junker, der Letztautor der Studie ist. „Indem wir bestimmte Zelltypen gezielt ansprechen, könnten wir die Heilung des Gewebes in eine vorteilhafte Richtung lenken.“
Junkers Arbeitsgruppe erforscht seit vielen Jahren, wie Zebrafische ihre Organe regenerieren und wie sie sich bei dieser Fähigkeit vom Menschen unterscheiden, dessen Selbstheilungskräfte deutlich geringer sind. „Nun wäre es interessant zu untersuchen“, sagt Mintcheva, „ob wir auch bei Säugetieren die Regeneration des Herzens nach einem Infarkt fördern können, indem wir die Immunreaktionen in bestimmten Zellen kontrolliert beeinflussen.“
Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin
Originalpublikation:
Mintcheva, J., Tseng, TL., Goumenaki, P. et al. In vivo single-cell RNA metabolic labeling resolves early transcriptional responders in the regenerating zebrafish heart. Nat Commun17, 4073 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-72781-2
