Wer sich schneidet, drückt meist auf die Wunde und wartet, bis es aufhört zu bluten. Doch was in diesem Moment im Körper passiert, ist weit komplizierter – und elektrischer – als gedacht. Forschende am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) und am Exzellenzcluster „Physics of Life" (PoL) der TU Dresden haben herausgefunden, dass elektrische Signale eine wichtige Rolle bei der Heilung von Organen spielen. Nicht nur in Nervenzellen, sondern offenbar auch in anderen Zelltypen, die an der Regeneration beteiligt sind.
Ein Fisch zeigt, wie Heilung funktioniert
Für ihre Studie, die im Fachjournal Science Advances erschienen ist, nutzten die Wissenschaftler Zebrafischlarven. Diese kleinen Fische haben eine besondere Eigenschaft: Ihre Schwanzflossen wachsen nach einer Verletzung schnell wieder nach. Außerdem sind die Larven so durchsichtig, dass Forschende direkt ins Gewebe schauen können.
Was sie beobachteten, war überraschend. Bereits 100 Millisekunden nach der Verletzung, das ist deutlich schneller als ein Wimpernschlag, veränderten Zellen über eine Strecke von rund 200 Mikrometern hinweg gleichzeitig ihr elektrisches Potenzial. Gemeint ist damit die elektrische Spannung an der Zellmembran, also der Hülle jeder einzelnen Zelle. Die Zellen wurden kurz „positiver“, ihre Membranspannung verschob sich. Fachleute sprechen von einer Depolarisation. Kurz danach folgte eine chemische Welle aus Kalzium, die sich innerhalb weniger Sekunden durchs Gewebe ausbreitete.
"Wir wollten verstehen, welche elektrischen Signale nach einer Verletzung entstehen und wie sie die Heilung ermöglichen", sagt Jinghui Liu, Postdoktorand und einer der Erstautoren der Studie.
Das Protein, das den Strom versteht
Aber wie übersetzt die Zelle diesen elektrischen Impuls in echtes Wachstum? Die Antwort fanden die Forschenden in einem Protein namens Voltage Sensing Phosphatase, kurz VSP. Dieses Eiweiß sitzt in der Zellmembran und reagiert auf Veränderungen der elektrischen Spannung. Sobald es aktiviert wird, verändert es seine Struktur und löst im Inneren der Zelle Signalwege aus, die Zellteilung und Gewebewachstum fördern.
Wurde das VSP-Gen mithilfe der Genschere CRISPR ausgeschaltet, regenerierten die Schwanzflossen deutlich schlechter. Wurde VSP dagegen verstärkt aktiviert, wuchsen die Organe größer als gewöhnlich. Das zeigt, wie zentral dieses Protein für die Übersetzung elektrischer Signale in Wachstum ist.
Erstautorin Elisa Nerli erklärt, das Protein sei im gesamten Tierreich verbreitet – ein Hinweis darauf, dass es sich um einen evolutionär konservierten Mechanismus handeln könnte. Rita Mateus, Leiterin der Forschungsgruppe am MPI-CBG und PoL, fasst zusammen: „Insgesamt konnten wir zeigen, dass die schnelle Zellteilung nach einer Verletzung direkt aus dem Zusammenspiel von elektrischen und chemischen Prozessen im Gewebe entsteht. Das eröffnet neue Perspektiven darauf, wie das Membranpotenzial die Größe und Proportionen von Organen steuert.
Die Ergebnisse liefern damit eine wichtige Grundlage für neue Ansätze in der regenerativen Medizin. Perspektivisch könnte die gezielte Beeinflussung bioelektrischer Signale helfen, Gewebeheilung und Organwachstum besser zu steuern.
Originalpublikation:
Jinghui Liu, Elisa Nerli, Charlie Duclut, Amit S. Vishen, Naomi Berbee, Sylvia Kaufmann, Cesar Ponce, Aristides B. Arrenberg, Frank Jülicher, Rita Mateus. Injury-induced electrochemical coupling triggers organ growth. Science Advances (2026).
