Forschungen an der Philipps-Universität Marburg zeigen neuartige Mechanismen, mit denen Fruchtfliegenlarven gegen parasitische Wespen vorgehen. Das Team um Prof. Dr. Sven Bogdan hat einen molekularen Schalter identifiziert, der eine Schlüsselrolle in der angeborenen Immunabwehr spielt. Dabei stechen die Wespen ihre Eier in die Larven, die dann von innen heraus gefressen werden. Ziel der Fruchtfliegen ist es, diesen Prozess durch spezialisierte Immunzellen, den Lamellozyten, zu verhindern.

Die Lamellozyten umschließen die Wespeneier mit einer mehrschichtigen Kapsel, die sich bildet, wenn die Zellen Kontakt mit den Eiern aufnehmen. Diese komplexen immunologischen Abwehrmechanismen wurden mithilfe hochauflösender Lebendzellmikroskopie und Rasterkraftmikroskopie untersucht, wie uni-marburg.de berichtet. Zu den Ergebnissen gehört, dass Lamellozyten im Ruhezustand passiv in der Körperflüssigkeit der Larve zirkulieren. Bei Kontakt mit den Wespeneiern aktivieren sie einen Umbau ihres Aktin-Zytoskeletts.

Der molekulare Schalter

Der identifizierte Schalter ist der Aktinregulator Frl/FMNL, welcher durch die Signalmoleküle Cdc42 und Rac2 aktiviert wird. Diese Proteine reorganisieren das Zellskelett der Lamellozyten, was für die Einkapselung der Eindringlinge entscheidend ist. Fehlt Frl/FMNL oder sind die Aktivatoren Cdc42/Rac2 nicht vorhanden, gelingt der Umbau nicht, und die Lamellozyten können die Wespeneier nicht erfolgreich umschließen.

Die Entdeckung, dass neuronale Signale und Signalmoleküle wie Frl/FMNL grundlegende Prozesse in der Immunabwehr steuern, hat weitreichende Auswirkungen. plos.org hebt hervor, dass diese Erkenntnisse auch für das Verständnis menschlicher Immunzellen von Bedeutung sind, speziell in Bezug auf deren Form und Beweglichkeit. Ähnliche Mechanismen könnten bei Eosinophilen Granulozyten zur Anwendung kommen, wenn es um die Abwehr größerer Parasiten wie Würmer geht.

Einblick in die Immunabwehrmechanismen

Die Funktionsweise der Lamellozyten ist seit den frühen 1980er Jahren ein Thema intensiver Forschung. Diese zellen sind in der Lage, große Parasiten wie parasitische Wespen zu erkennen und zu bekämpfen. Durch die Verwendung von RNA-Interferenz wurde in zahlreichen Studien die Morphologie und Funktion dieser Immunzellen weiter untersucht, was zu einem besseren Verständnis ihrer Rolle führt. So wurde etwa gezeigt, dass Lamellozyten beim Kontakt mit Wespeneiern eine umfassende Reorganisation des Aktins durchlaufen, um sich zu verbreiten und die Parasiten einzuschließen.

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Die Erkenntnisse sind nicht nur für das Modellorganismus Drosophila von Bedeutung, sondern eröffnen auch neue Perspektiven in der Erforschung der angeborenen Immunabwehr des Menschen. Die Entwickler, unterstützt durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), hoffen, neue therapeutische Ansätze für angeborene Immundefekte zu finden. dkfz.de erläutert, dass die entdeckten Signalwege evolutionär gut erhalten sind und Rückschlüsse auf die Immunabwehr von Fliegen bis hin zum Menschen erlauben.

Die wahre Komplexität der Immunantwort und die verwandten Signalwege bieten nicht nur Einblicke in evolutionäre Entwicklungen, sondern könnten auch dazu führen, dass neue Therapien zur Behandlung von Immunstörungen entwickelt werden, die die Funktionalität und Reaktionsfähigkeit der Immunzellen wiederherstellen.