Gewebedifferenzierung

Gewebedifferenzierung bezeichnet den Prozess, durch den Zellen im Verlauf der Embryonalentwicklung oder im Erwachsenenalter spezialisierte Strukturen und Funktionen erlangen. Aus unspezialisierten Vorläuferzellen, wie Stamm- oder Progenitorzellen, entwickeln sich differenzierte Zellen, die charakteristische Morphologie und Funktion ausbilden. Differenzierung umfasst sowohl die Festlegung des Zellschicksals (Determinierung) als auch die eigentliche Umsetzung in eine spezialisierte Zellform (Diffusion im engeren Sinn).

Mechanismen der Gewebedifferenzierung beruhen auf einer gesteuerten Änderung der Genexpression. Transkriptionsfaktoren aktivieren oder inhibieren spezifische Genprogramme; epigenetische Markierungen wie DNA-Methylierung und Histonmodifikationen stabilisieren die Zellspezialisierung. Extrazelluläre Signale, darunter Wachstumsfaktoren und Signalingwege wie Notch, Wnt, BMP und Hedgehog, liefern Muster und zeitliche Koordination der Differenzierung. Die Interaktion von intrazellulären Netzwerken mit der Umwelt prägt die Ausprägung der Gewebe, die anschließend funktionelle Eigenschaften übernehmen.

Beispiele finden sich in der Tier- und Pflanzenentwicklung. In der Tierentwicklung differenzieren sich Zellen aus den drei Keimblättern zu Epithel-, Binde-, Muskel- und Nervengeweben; neurale Stammzellen entwickeln sich zu Neuronen oder Gliazellen. In Pflanzen entstehen durch Meristeme spezialisierte Gewebe wie Epidermis, Grundgewebe und Leitgewebe (Xylem/Phloem).

Gewebedifferenzierung ist zentral für Embryonalentwicklung, Gewebehomöostase und Regeneration. Fehlregulation oder genetische Störungen können zu Entwicklungsdefekten, Funktionsverlusten oder Tumorbildung beitragen. In der Wissenschaft erleichtert das Verständnis der Differenzierung die Entwicklung von Stammzelltechnologien und regenerativen Therapien.