Beispiele

Foto: Wildpublic, dreamstime.com

Nachstehend beispielhaft einige konkrete Versuche:

Der Krallenfrosch in der Grundlagenforschung

1. Forschung am Gleichgewichtssinn für die Raumfahrt

Da Fisch-und Amphibienohren, insbesondere die Schwere-Sinnesorgane, denen des Menschen sehr ähnlich sind, flog eine Kaulquappe 1993 an Bord eines US-Space-Shuttles für 10 Tage ins All. 2009 lebte dieser Krallenfrosch noch beim Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum in Köln, so dass die Zeitung Die WELT darüber berichten konnte (10). Dieses Projekt ist zwischen 2008 und 2010 mit älteren Kaulquappen noch weiter geführt worden, um die Empfindlichkeit bei der Entwicklung des Gleichgewichtssinns in Abhängigkeit vom Alter der Tiere zu untersuchen. Daher wurden Kaulquappen unterschiedlichen Alters der Schwerelosigkeit ausgesetzt, um Auswirkungen auf den Gleichgewichtssinn zu untersuchen, denn zuvor waren die Krallenfrosch-Experimente auf Froschembryonen und sehr junge Kaulquappen begrenzt worden (9).

2. Untersuchung der Gewebetrennung durch Manipulation von Adhäsionsmolekülen

In einer wissenschaftlichen Untersuchung der Wirkung von Kalziumionen-abhängigen, transmembranen Adhäsionsmolekülen, die bei der Trennung von Zellschichten eine wichtige Rolle spielen (X-Cadherin-6), wurde ebenfalls der Krallenfrosch eingesetzt. Durch Injektion eines Hemmstoffes während eines 4-Zellstadiums in der Froschentwicklung studierten Wissenschaftler die Fehlentwicklung des Auges. Die sich daraus entwickelnden Kaulquappen hatten entweder deformierte oder nur rudimentär entwickelte Augenanlagen. Am Ende der Versuche werden die Tiere in der Regel getötet (11).

Der Krallenfrosch in der Hormonforschung

Der glatte Krallenfrosch wurde bis in die 60er Jahren als erster Schwangerschaftstest genutzt. Südafrikanische Ärzte hatten einst entdeckt, dass ein Krallenfroschweibchen, dem man Urin einer schwangeren Frau gespritzt hatte, innerhalb von fünf bis 24 Stunden Eier legte. Der Hormonspiegel im Urin der schwangeren Frau löste dieses Verhalten aus (1).

In-Vivo-Testverfahren für die Entdeckung neuer Wirksubstanzen, die die Gefäßbildung beeinflussen können

Xenopus-Kaulquappen sind transparent. Daher werden sie gerne zur Untersuchung von Substanzen eingesetzt, die ihre Gefäßentwicklung beeinflussen. Im Untersuchungsfall waren die Kaulquappen knapp anderthalb Tage alt und in einem Stadium, in dem ihre Gefäße gerade ausgebildet werden. Da die Haut der Kaulquappen für kleine wasserlösliche Moleküle durchlässig ist, konnten die Forscher die Substanzen direkt in das Wasser geben, in dem die Kaulquappen umher schwammen. Nach geraumer Zeit testeten sie die Tiere auf erkennbare Hinweise auf Schäden am Gefäßsystem, z. B. auf Ödeme, Pigmentierungen und dokumentierten auch die sogenannte Absterberate der Tiere (12, 13, 14).

Der Krallenfrosch in der universitären Ausbildung

1. Die Straubherz-Präparation

Die Präparation des Froschherzens wird vor dem Praktikum der Studenten durch Mitarbeiter des Institutes vorgenommen. Der Frosch wird narkotisiert, getötet und folgend der Truncus arteriosus (gemeinsames Gefäß, bestehend aus Aorta und Lungenarterie) mit einem Faden abgebunden. An der zum Herzen führenden Hohlvene wird mit einer Schere ein kleiner Schnitt angebracht und eine vorher mit einer Lösung (Ringerlösung) gefüllte Kanüle (Straubkanüle) an der Schnittstelle eingeführt. Sie wird so weit vorgeschoben, bis sich die Kanülenspitze im Hohlraum des Herzens befindet und dann fixiert. Das vom Herzen in die Kanüle gedrückte Blut wird durch Ringerlösung ersetzt. Nach Abtrennen der restlichen Verbindungen wird das Herz zusammen mit der Straubkanüle aus dem Frosch herausgenommen und so für Untersuchungen genutzt (15). Nun können z. B. folgende Messungen vorgenommen werden: Untersuchung der Auswirkung des Entzuges von Calziumionen, Zugabe von Kaliumionen oder einer isotonischen Kochsalzlösung bzw. der Zugabe von Acetylcholin u.a. an einer isolierten Froschherz-Präparation (9).

2. Muskelphysiologie: Präparation des Nerv-Sklelettmuskel- und des Herzmuskelpräparates beim Krallenfrosch

Ein Krallenfrosch (Xenopus spec.) wird mit einer Guillotine enthauptet (dekapitiert) und das Rückenmark durch Einführen einer Sonde in den Rückenmarkskanal zerstört. Anschließend wird der Frosch enthäutet und der Körper mit einer speziellen Lösung (Ringerlösung) abgespült.

Nun werden zunächst "in-situ"-Präparate angefertigt: Für den „Nerven-Versuch“ erhalten die Studenten den Unterkörper mit Extremitäten.

An den beiden Nervenstümpfen des Ischias-Nervs möglichst nah am Rückenmark wird ein Bindfaden befestigt, der später als Haltegriff dienen soll. Nun wird der Nerv rumpfwärts vom Knoten mit einer Schere getrennt. Alle restlichen Kontakte zum Bindegewebe werden entfernt. Das Becken wird nun halbiert. Die Oberschenkelmuskulatur des Froschbeins wird nun mit den Daumen auseinander gedrückt, bis der Nerv sichtbar wird. Dieser wird nun über die ganze Länge des Oberschenkels von Blutgefäßen und Bindegewebe frei präpariert. Am Ende muss das Nerv-Muskel-Präparat während des ganzen Versuchs mit einer speziellen Lösung feucht gehalten werden. Zur Untersuchung des Kontraktionsverhaltens des Wadenbauchmuskels des Frosches wird das Nerv-Muskel-Präparat mit dem Oberschenkelstumpf in eine Knochenklemme eingespannt und mit einem an der Achillessehne befestigten Fadenstück an einem Biegestab-Messinstrument befestigt. Der Nervenstumpf wird vorsichtig über die Reizelektroden gelegt (Kathode muskelnah). Am Reizgerät wird ein Reizabstand von 5 Sekunden, eine Reizdauer von 0,2 Millisekunden und eine Reizamplitude von 10 Millivolt eingestellt.

Das Beinpaar eines zweiten Frosches sowie die beiden Torsi verbleiben im "Muskel-Versuch" (16).