MHH: Wandernden Zellen auf der Spur

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Viele Körperzellen bewegen sich aktiv durch Gewebe hindurch. Das ist zum Beispiel für die Immunabwehr, Wundheilung und Entwicklung eines Embryos unerlässlich. Doch Zellwanderung ermöglicht auch, dass Tumore Metastasen bilden. Neueste Erkenntnisse über die aktive Fortbewegung von Zellen konnte nun Professor Dr. Jan Faix von der MHH zusammen mit Kollegen aus Jülich und München gewinnen: Ein Formin - gehört zur Gruppe der Proteine - spielt für die effektive Fortbewegung eine entscheidende Rolle. Es bildet aus dem vom Muskel bekannten Protein Aktin lange Filamente, also fadenförmige Strukturen. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher in der renommierten Fachzeitschrift "Nature Communications".

Zellbewegungen fördern oder unterbinden

"Wir gehen davon aus, dass unsere Erkenntnisse dazu beitragen können, künftig Zellbewegungen aus therapeutischen Gründen fördern oder unterbinden zu können", sagt Professor Faix. Die Forscher nutzten die Amöben-Art Dictyostelium discoideum, die sich ähnlich den weißen Blutzellen "amöboid" fortbewegt: An der Zellvorderseite werden Zellfortsätze ausgestülpt, während die Zellen ihr rückwärtiges Ende aktiv zusammenziehen. Das führt zur Vorwärtsbewegung. Dabei vergrößert sich der Druck in der Zelle, was auf die "Zellhülle" aus Zellmembran und Aktin-Netzwerk wirkt. Zusätzlich erhöht eine enge Umgebung, wie sie bei der Wanderung durch Gewebe vorliegt, die Anforderungen an die mechanische Stabilität dieser Hülle.

Formin sorgt für Stabilität

Die Forscher fanden heraus, dass das Formin insbesondere für die Fortbewegung unter solch einengenden Bedingungen von enormer Bedeutung ist: Wenn die Zelle läuft, ist dieses Formin immer im hinteren Bereich angereichert, den die Zelle aktiv zusammenzieht. Es stellt die Grundlage für die Ausbildung eines stabilen Aktin-Netzwerks dar, das fest genug ist, um dem Druck standzuhalten. So wird ein Aufbrechen des hinteren Zellteils unterbunden und der Zellkörper kann sich sehr effektiv nach vorne bewegen.

Ohne feste Hülle keine Fortbewegung

Als die Wissenschaftler das Formin in den Amöben-Zellen ausgeschaltet hatten, waren die Zellen leichter verformbar. Das beeinflusste die Fortbewegung: "Ohne Begrenzung bewegten sich die Zellen zwar schneller, wenn aber der Bewegungsraum eingeengt wurde, was der Situation im Gewebe entspricht, konnten sie den inneren Drücken viel schlechter widerstehen, bildeten Blasen und waren kaum beweglich. So ist klar, dass sich Zellen ohne mechanische Festigkeit ihrer Hülle nicht mehr durch das Gewebe drücken können - was sie ja müssen, um im Körper an ihren Zielort zu gelangen", erklärt Professor Faix.

(Veröffentlicht: 8. Oktober 2015)