Fruchtfliegen im Abwehrmodus haben Marburger Forschende beobachtet. Sie beschreiben, wie Immunzellen Parasiten lebendig einmauern.
Eine winzige Schlupfwespe sticht ihre Eier in eine Fruchtfliegenlarve. Schlüpft die Wespenlarve ungehindert, frisst sie ihren Wirt von innen auf. Doch die Fruchtfliege verfügt über eine verblüffend wirksame Verteidigungsstrategie: Riesige spezialisierte Immunzellen – sogenannte „Lamellozyten“ – heften sich an das Wespenei, verändern ihre Form und umschließen den Eindringling mit einer mehrschichtigen Kapsel, bis dieser abstirbt.
Ein Forschungsteam um Prof. Dr. Sven Bogdan von der Philipps-Universität Marburg haben nun erstmals den molekularen Schalter identifiziert, der diese spektakuläre Zellverwandlung ermöglicht. Im Zentrum steht der hochkonservierte Aktinregulator „Frl/FMNL“, der durch die Moleküle „Cdc42“ und „Rac2“ aktiviert wird und das Zellskelett der Immunzellen für die Einkapselung neu organisiert. Die Ergebnisse sind jetzt in der Fachzeitschrift „PLOS Pathogens“ erschienen.
Mit Hilfe hochauflösender Lebendzellmikroskopie und Rasterkraftmikroskopie konnten die Forschenden erstmals in Echtzeit beobachten, wie sich die Lamellozyten verändern: Im Ruhezustand zirkulieren sie passiv und starr in der Körperflüssigkeit der Larve – ähnlich wie Blutplättchen im menschlichen Blut. Erst beim Kontakt mit einem Wespenei werden sie aktiviert. Das Aktin-Zytoskelett wird tiefgreifend umgebaut, die Zellen werden weicher, spreiten sich über die Oberfläche des Parasiten-Eis aus und bilden eine schützende Kapsel.
Fehlt „Frl/FMNL“ oder einer seiner Aktivatoren „Cdc42“ beziehungsweise „Rac2“, misslingt dieser Umbau. Die Immunzellen können das Wespenei nicht mehr umschließen – die Parasiten entwickeln sich weiter und töten schließlich die Fruchtfliegenlarve.
Die Erkenntnisse reichen weit über die Fruchtfliege hinaus: „Frl/FMNL“ gehört zu einer Familie von Aktinregulatoren, die auch beim Menschen vorkommen und die Form sowie Beweglichkeit von Immunzellen steuern. Besonders eosinophile Granulozyten nutzen bei der Abwehr großer Parasiten wie Würmern eine ähnliche Strategie: Weil diese Eindringlinge zu groß sind, um sie einfach zu „fressen“, werden sie von Immunzellen eingekapselt. Die neuen Ergebnisse liefern deshalb wichtige Einblicke in grundlegende Mechanismen der angeborenen Immunabwehr und könnten dazu beitragen, angeborene Immundefekte, die durch Störungen des Aktin-Zytoskeletts verursacht werden, besser zu verstehen und langfristig neue therapeutische Ansätze zu entwickeln.
* pm: Philipps-Universität Marburg