Wissenschaftler erklären einen Fehler in der (extrazellulären) Matrix

Durch ein Elektronenmikroskop sehen sie vielleicht wie die riesigen Sandwürmer von Dune aus, aber C. elegans-Nematoden sind nur 1 Millimeter lang.

Die Würmer haben eine Schicht, die ihren Körper bedeckt, die sogenannte apikale extrazelluläre Matrix. Eine ähnliche Matrix schützt jede Oberfläche unseres eigenen Körpers, innen und außen.

Alles, was versucht, in einen C. elegans- oder menschlichen Körper einzudringen – Bakterien, Viren, Medikamente, sogar Geschmäcker und Gerüche – muss zuerst die Matrix passieren.

Durch die Untersuchung dieser Würmer haben Wissenschaftler im Labor des Genetikers Max Heiman von der Harvard Medical School gerade zu einem wachsenden Wissensschatz über die Organisation der Matrix beigetragen.

Bei Würmern ermöglichen winzige Öffnungen in der Matrix (Pfeile im Foto), dass geschmacksknospenartige Sinneszellen in die Umgebung vordringen können. Heimans Labor konzentrierte sich auf eine Reihe von Öffnungen, die sich nur bei erwachsenen Männern bilden (eingekreist auf dem rot gefärbten Wurm).

Heimans Team fand heraus, dass ein genetischer Schalter in einer einzelnen Gliazelle – einer Art Zelle im Nervensystem – für die Neuorganisation der Matrix zur Bildung der winzigen Öffnungen verantwortlich ist.

Die Entdeckung trägt zu einem wachsenden Wissensschatz bei, der zeigt, dass die Matrix kein „homogener Schleim wie Schleim“ ist, sagte Heiman, sondern diskrete Strukturmerkmale aufweist, die während der Entwicklung des Organismus variieren und von den Zelltypen abhängen, die sie produzieren. Es liefert auch einen der ersten Hinweise darauf, wie verschiedene Zelltypen die Matrix manipulieren, um den Zugang zu und von ihrer Umgebung zu kontrollieren.

Die Entdeckung bietet auch Hinweise auf die Möglichkeit, Medikamente zu entwickeln oder Gewebe zur Behandlung von Krankheiten zu entwickeln, indem die Matrixstruktur in verschiedenen Teilen des Körpers verändert wird – indem kontrolliert wird, was eindringen kann, beispielsweise Behandlungen, und was ferngehalten wird, beispielsweise Bakterien und Viren.

Tatsächlich fanden die Forscher heraus, dass es nicht einmal auf das Geschlecht des Wurms ankommt, sondern auf das Geschlecht der Gliazelle selbst. Durch den Einsatz genetischer Tricks, um zu verändern, für welches Geschlecht sich die Gliazelle „hält“, könnten sie die Bildung der Matrixöffnungen bei Männern verhindern oder dazu führen, dass die Öffnungen bei Würmern des anderen Geschlechts erscheinen.

Dabei identifizierten sie einige der ersten Gene, die Gliazellen zwischen den Geschlechtern unterscheiden. Heiman und sein Team hoffen, dass ihre Ergebnisse den Forschern helfen werden, besser zu verstehen, wie fehlerhafte Gliazellen zu geschlechtsspezifischen Unterschieden bei menschlichen Krankheiten wie Autismus, Depression und Alzheimer beitragen.

Erkenntnisse sind berichtet in Aktuelle Biologie.