Eine neue Art des Zelltods in Fliegendärmen entdeckt

Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Sa Kan Yoo am RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research (BDR) hat eine völlig unbekannte Art des Zelltods entdeckt, der im Darm der gemeinen Fruchtfliege stattfindet. Es wird angenommen, dass der neue Prozess, der von den Forschern Erebose genannt wird, eine Rolle im Darmstoffwechsel spielt. Die Ergebnisse zwingen zu einer Überarbeitung des herkömmlichen Konzepts des Zelltods und stellen die zuvor etablierte Theorie der Gewebehomöostase im Darm auf den Kopf. Die Studie wurde am 25. April veröffentlicht PLoS-Biologie.

Wie die Haut sterben Zellen, aus denen der Darm besteht, ständig ab und werden durch neue Zellen ersetzt. Dieser als Turnover bezeichnete Prozess trägt dazu bei, das Gleichgewicht oder die Homöostase zwischen Gewebewachstum und Gewebeerneuerung aufrechtzuerhalten. Die herkömmliche Theorie für den Umsatz im Darm besagt, dass alternde oder beschädigte Zellen durch einen Prozess namens Apoptose absterben. Apoptose, auch „programmierter Zelltod“ genannt, ist eine von drei Arten des Zelltods, die derzeit erkannt werden. Die neue Forschung stellt diese Annahme in Frage und liefert Beweise für eine zweite Art des programmierten Zelltods, die spezifisch für den Darm sein könnte.

Wie so oft geschah diese Entdeckung durch Zufall. Die Forscher untersuchten eine Fruchtfliegenversion von ANCE, einem Enzym, das hilft, den Blutdruck zu senken. Sie bemerkten, dass Ance im Fliegendarm lückenhaft war und dass die Zellen, die es enthielten, seltsame Eigenschaften aufwiesen. „Wir fanden heraus, dass Ance einige seltsame Zellen im Darm der Fruchtfliege kennzeichnet“, sagt Yoo. „Aber es hat lange gedauert, bis wir herausgefunden haben, dass diese seltsamen Zellen tatsächlich sterben.“ Sie fanden heraus, dass die seltsamen Zellen dunkel waren, ihnen fehlten Kernmembranen, Mitochondrien und Zytoskelette und manchmal sogar DNA und andere zelluläre Elemente, die für das Überleben der Zellen erforderlich sind.

Der Prozess war so allmählich und anders als der plötzlichere und explosivere Zelltod, der bei der Apoptose beobachtet wird, dass sie erkannten, dass es sich um etwas Neues handeln könnte. Da sich die Ance-positiven Zellen oft in der Nähe der Stelle befanden, an der neue Zellen im Darm geboren werden, stellten sie die Theorie auf, dass die neue Art des Zelltods mit dem Umsatz im Darm zusammenhängt. Sie nannten den Prozess vorläufig Erebosis, in Anlehnung an das griechische „erebos“, was „Dunkelheit“ bedeutet, weil die sterbenden Zellen unter dem Mikroskop so dunkel aussahen.

Um zu beweisen, dass Erebosis eine neue Art des Zelltods ist, führten die Forscher mehrere Tests durch. Erstens verhinderte das experimentelle Stoppen der Apoptose nicht die Darmhomöostase. Dies bedeutet, dass der Zellumsatz im Darm, einschließlich des Zelltods, ohne Apoptose ablaufen kann. Zweitens zeigten die sterbenden Zellen keinen der molekularen Marker für Apoptose oder die beiden anderen Arten des bekannten Zelltods. Zellen im späten Stadium der Erebosis zeigten einen allgemeinen Marker für Zelltod im Zusammenhang mit degradierter DNA.

Eine detaillierte Untersuchung der Zellen, in denen Erebosis auftrat, ergab, dass sie sich in der Nähe von Clustern von Darmstammzellen befanden. Dies ist ein guter Beweis dafür, dass erebotische Zellen während des Turnovers durch neu differenzierte Darmzellen ersetzt werden. Ironischerweise scheint das Enzym, das zu dieser Entdeckung geführt hat, nicht direkt an dem Prozess beteiligt zu sein, da das Ausschalten oder Überexprimieren von Ance den Umsatz oder die Erbose nicht beeinflusste. Daher besteht der nächste Schritt darin, die detaillierten molekularen Ereignisse herauszuarbeiten, die Erebose und Zellumsatz im Fliegendarm ermöglichen.

„Meiner Meinung nach haben unsere Ergebnisse das Potenzial, eine bahnbrechende Erkenntnis zu sein. Persönlich ist diese Arbeit die bahnbrechendste Forschung, die ich je in meinem Leben durchgeführt habe“, sagt Yoo, „uns interessiert sehr, ob Erbose auch im menschlichen Darm existiert wie bei Fruchtfliegen.“