Killifisch: Für die Alternsforschung ein perfekter Modellorganismus

Türkise Prachtgrundkärpflinge altern rapide

Der Killifisch hört normalerweise auf den lateinischen Namen Nothobranchius furzeri. Bei Aquarianern ist er als türkiser Prachtgrundkärpfling bekannt. Zuhause ist der kleine Fisch normalerweise in Ostafrika. Dort bewohnt er während der Regenzeit kleine Tümpel, die allerdings schnell austrocknen. Der Killifisch legt deshalb ein Leben im Rekordtempo hin: Nach 14 Tagen sind die Tiere bereits geschlechtsreif. Die maximale Lebensspanne liegt bei zwölf Wochen. Das ist die kürzeste bislang bekannte Lebenserwartung bei Wirbeltieren.

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Was haben Mensch und Fisch gemeinsam? Auf den ersten Blick nicht viel. Doch Forscher kennen trotz all der Unterschiede auch viele Gemeinsamkeiten. Und wenn Wissenschaftler auf ein Aquarium mit Killifischen starren, dann tun sie das ganz bestimmt nicht, um zu entspannen, sondern sie gehen spannenden Fragen rund um das Altern nach. Der Killifisch lebt ein Leben in der Turbovariante. In seiner Heimat Ostafrika muss er es schaffen, in den kleinen Tümpeln nach der Regenzeit zu schlüpfen, zu wachsen und sich selbst fortzupflanzen. All das passiert, während die Sonne erbarmungslos vom Himmel brennt und sein Lebensraum jeden Tag ein bisschen mehr schrumpft. Die maximale Lebenserwartung von Nothobranchius furzeri beträgt zwölf Wochen.

 

Für Forscher, die sich mit Alterungsprozessen beschäftigen, ist der Killifisch daher ein idealer Modellorganismus, denn man kann ihm beim Altern einfach zusehen. Innerhalb weniger Monate lässt sich so das natürliche Altern bei Hunderten von Tieren beobachten.

 

Grundlagenforschung will Prozesse hinter dem Altern besser verstehen

Auch der Mensch altert und zwar spätestens mit der Geburt. Was sich beim Homo sapiens über Jahrzehnte hinzieht, geht bei Tierarten mit einer deutlich geringeren Lebenserwartung sehr viel schneller. Doch Wissenschaftler konnten bei vielen Spezies ein Muster ausmachen: Je älter die Tiere werden, desto weniger Nahrung nehmen sie zu sich. Auch die Bewegungen werden langsamer und viele Individuen bekommen Krebs. Das geschieht nicht nur bei Tierarten, die dem Menschen besonders nahe stehen wie Hunde oder Katzen. Das gilt auch für entferntere Verwandte wie den Killifisch. Der türkise Prachtgrundkarpfen hat zwar Flossen und Schuppen, aber er bekommt im Alter – wie der Mensch – eine runzelige Haut.

Wiener Forscher beobachten Killifische im Aquarium – nicht, weil die kleinen Schwimmer so schön anzusehen sind, sondern um den grundsätzlichen Fragen des Lebens auf die Spur zu kommen. Sie interessieren sich nämlich für das Altern der Tiere – ganz besonders für die Alterungsprozesse im Darm.

 

Nur wenn das Dickdarmepithel beständig erneuert wird, bleibt der Darm gesund

Bei Säugetieren ist die Darmschleimhaut ausgestülpt. Während Mediziner die Ausstülpungen als Zotten bezeichnen, werden die Einbuchtungen Krypten genannt. Die Krypten sind die Stammzellnische für multipotente Stammzellen, die sich in kurzen Intervallen teilen und so den Nachschub an jenen Zellen produzieren, die für die Auskleidung des Darms unerlässlich sind.

Das sogenannte Dickdarmepithel ist nämlich sehr kurzlebig. Nur wenn es permanent erneuert wird, kann der Darm reibungslos funktionieren. Auch wenn es sich beim Killifisch um ein Wirbeltier handelt, seine Darmschleimhaut ist etwas anders aufgebaut. Der türkise Prachtgrundkärpfling besitzt zwar durchaus Falten und Furchen, jedoch fehlen ihm Zotten und Krypten.

 

Darmstammzellen beim Killifisch gesucht

In einem ersten Schritt wollen die Wiener Forscher nun herausfinden, welche Zelltypen sie im Darm der Fische finden können. Dafür müssen sie einerseits Dünnschnitte unter dem Elektronenmikroskop betrachten. Andererseits kommen auch molekularbiologische Methoden, z. B. besondere Marker, zum Einsatz.

Gesucht werden insbesondere die multipotenten Stammzellen im Darm der Fische. Für die Wissenschaftler ist die Beantwortung der Frage „Wie verändert sich die Aktivität der Stammzellen im Laufe des Alterungsprozesses?“ wichtig. Um das herauszubekommen, erhalten die kleinen Fische in verschiedenen Altersstufen übers Futter bestimmte Moleküle. Durch diese besonderen Marker können die Wissenschaftler beobachten, wie die jeweils verabreichten Moleküle in die Darmstammzellen eingebaut werden.

 

Wie läuft das Altern ab?

Gelingt die Identifikation der Stammzellen, so sollen die „Alleskönnerzellen“ isoliert werden. Im zweiten Schritt möchten die Forscher daraus Organoide züchten. Dabei handelt es sich um Zellhaufen, die rudimentären Organen ähneln. Mit Hilfe der Organoide lassen sich einzelne Forschungsfragen gezielter untersuchen. Diese Methode wird noch nicht allzu lange angewendet, bei Fischen wurde sie bislang sogar noch nie erprobt.

Das langfristige Ziel ist jedoch bereits klar umrissen. Es sollen Organoide aus Darmzellen in verschiedenen Altersstadien erzeugt und einer Funktionalitätsprüfung unterzogen werden. Damit möchten die Forscher die Hypothese prüfen, ob die Darmstammzellen der Killifische im Laufe der Zeit ihr Vermehrungspotential verlieren.

Finden solche Prozesse auch in anderen Organsystemen statt, könnten sie in der Summe die Ursache für die Alterungsprozesse bei Wirbeltieren sein.

 

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