Was ist Zellregeneration?
Die Zellregeneration ist ein biologisches Merkmal aller lebenden Organismen, von Bakterien über Pflanzen und Amphibien bis hin zu Säugetieren. Es ist der Vorgang der Erneuerung, des Wachstums oder der Wiederherstellung von Zellen, die an der Reifung, Wundheilung, Gewebereparatur und ähnlichen biologischen Funktionen beteiligt sind. Zellregeneration in ihrer extremsten Form ermöglicht es Seesternen, Plattwürmern und Eidechsen, gebrochene Gliedmaßen, Schwänze oder im Falle von Plattwürmern ganze Körperstrukturen zum Zwecke der Fortpflanzung zu klonen. Menschen haben bestimmte begrenzte zelluläre Regenerationsfähigkeiten, die es ermöglichen, abgenutztes oder beschädigtes Gewebe zu ersetzen.
Während alle Organismen, einschließlich Bakterien, Pilze und Hefen, über die biologische Fähigkeit verfügen, Zellen zu regenerieren, verläuft der Prozess in jedem Organismus anders. Die Aufrechterhaltung der biologischen Integrität eines Organismus ist der Hauptzweck der Zellregeneration, obwohl einige Organismen die Zellregeneration auch als eine Form der ungeschlechtlichen Fortpflanzung verwenden. Zum Beispiel vermehrt sich Hefe und repariert sich selbst durch einen asexuellen Zellregenerationsprozess, der als Zellknospen bekannt ist. Eine neue Zelle wächst als Knoten an einer alten Zelle und sammelt DNA-Informationen, um eine exakte Kopie der Zelle zu erhalten. Nach der Reife bricht die neue Zelle ab und wird von ihrer Wirtszelle unabhängig, wodurch Hefen und ähnliche Pilze sich vermehren, wachsen oder Schäden reparieren können.
Bestimmte Reptilien und Amphibien besitzen die Fähigkeit zur komplexen zellulären Regeneration, wodurch ganze Gewebestrukturen nach einer Schädigung durch einen als Autotomie bezeichneten Prozess nachwachsen können. Wenn eine Verletzung eintritt oder solche Kreaturen durch Raubtiere gefährdet sind, können sich adulte Zellen in Schwänzen, Flossen und anderen Anhängen vom Hauptkörper lösen und die Anhänge zurücklassen. Als Teil des natürlichen biochemischen Prozesses der Kreatur verwandeln sich Zellen an den Rändern solcher Verletzungen wieder in Stammzellen, was einen Zellregenerationsprozess ermöglicht, der mit dem anfänglichen Wachstum und der Entwicklung des verlorenen Anhangs identisch ist.
Beim Menschen verläuft die Zellregeneration etwas anders. Stammzellen, die generischen zellulären Bausteine, mit denen ein Embryo schließlich bestimmte Organe, Gewebe und Anhänge bilden kann, sind nur in vitro vorhanden. Sobald sich Zellen zu reifen Zellen entwickeln, können sie nicht wieder zu Stammzellen zurückkehren, wie dies bei bestimmten Reptilien und Amphibien der Fall ist. Reife Gehirnzellen, Hautzellen, Nervenzellen und andere Zellklassifikationen können sich nur wie Zellen teilen und vermehren, wodurch die Zellregeneration beim Menschen eingeschränkt wird.
Während die Zellregeneration beim Menschen begrenzt ist, spielt sie eine wichtige Rolle bei der Entwicklung, Heilung und Gewebereparatur. Zellen in Menschen sterben natürlich mit einer Rate von Milliarden pro Tag an entweder Nekrose, dem Tod von Zellen aufgrund von Schädigung oder Verletzung oder durch Apoptose. Apoptose ist eine Form des programmierten Zelltods, bei der Zellen im Rahmen des normalen biochemischen Prozesses, der an Entwicklung, Wachstum und Alterung beteiligt ist, fragmentiert werden oder auf andere Weise absterben. Ohne irgendeine Form der Zellregeneration würden Nekrose und Apoptose schließlich zur Zerstörung ganzer Organe und Geweberegionen führen. Stattdessen ermöglicht die Zellregeneration dem Körper, neue Zellen zu züchten, um tote, sterbende oder anderweitig beschädigte Zellen zu ersetzen, indem eine einzelne gesunde Zelle in zwei separate Zellen aufgeteilt wird.
Obwohl der Mensch die Fähigkeit zur Regeneration von Zellen unter bestimmten Bedingungen beibehält, ist die Fähigkeit zur vollständigen Regeneration ganzer Strukturen auf bestimmte Gewebe und Organe wie Leber und Haut beschränkt. Beispielsweise regenerieren sich Gehirnzellen mit der Zeit langsam, aber ein Mensch kann durch Zellregeneration kein neues Gehirn aufbauen. Alternativ kann der menschliche Körper die Leber regenerieren, sofern mindestens ein Viertel des Organs intakt bleibt. Ebenso kann die Haut nachwachsen, um große Schadensbereiche abzudecken, vorausgesetzt, ein ausreichender Prozentsatz der Haut bleibt übrig, um neue Zellen zu replizieren.