Die richtigen und falschen Bewegungen der Zellwanderung

Vögel tun es, Schmetterlinge tun es – aber wussten Sie, dass Zellen in unserem Körper, die es auch tun? Migrieren Sie, das heißt.

Zellen verschieben von einem Ort zum anderen, um uns gesund und munter zu halten.

Wenn Zelle Migration aus der Bahn biegt, können ernsthafte gesundheitliche Probleme führen, einschließlich Krebs, Geburtsschäden und chronische Entzündungen, wie z. B. bei Arthritis. Wissenschaftler gefördert durch die National Institutes of Health studieren Zellwanderung mit dem Ziel, bessere Behandlungsmethoden für diese und andere Bedingungen zu entwickeln.

Hier sind drei Beispiele, wie Zellen auf Art und Weise bewegen, die Schaden oder helfen Sie uns.

Böswillige Migranten

Die genauen Details wie eine Zelle von Punkt A nach Punkt B bekommt variieren je nach Zelltyp und die Umstände. Während einige Zellen in einen stattlichen Tempo, andere Strich kriechen. Einige Reise als Einzelgänger; andere Reisen in Rudeln. Tumorzellen können einzeln oder in kleinen Gruppen zum Beispiel migrieren. Als das Ergebnis von verschiedenen genetischen Mutationen erwerben sie die Fähigkeit zur umgebenden Gewebe einzudringen und lange Strecken durch die Blut oder Lymphe Gefäße zur Wohnsitznahme in weit entfernten Orten im Körper zu bewegen. Dieser Prozeß, bekannt als Metastasen, ist eine der Hauptursachen für Komplikationen und Tod bei Menschen mit Krebs.

Richard Klemke und seine Kollegen an der University of California, San Diego School of Medicine, nutzen Zebrafisch, um zu studieren, wie Tumorzellen verbreiten. Durch Einspritzen von der winzigen, transparente Fisch mit menschlichen Brustkrebszellen, die Forscher Tumorzellen eindringen und bewegen sich durch die Wände der Blutgefäße in der Nähe beobachten können – ein wichtiger Schritt im Krebsmetastasen. Die Technik hat dazu beigetragen, dass diese Proteine benötigt für Krebszellen in den Blutkreislauf zu identifizieren. Da Zellen im Zebrafisch und viele andere Organismen, einschließlich uns, die gleichen grundlegenden Prozesse verwenden um zu umgehen, können diese Ergebnisse die Suche nach Medikamenten unterstützen, die verlangsamen oder stoppen die Ausbreitung von Krebs beim Menschen.

Tanz der Entwicklung

Wie choreographierten Tänzer bewegen Zellen in koordinierter Weise Form Gewebe, Organe und Glieder während der embryonalen Entwicklung zu helfen. Die sorgfältig zeitgesteuerte Migration von Gruppen von embryonalen Stammzellen produziert unterschiedliche Schichten des Embryos, die weiter geformt und gefaltet in Strukturen wie das Neuralrohr, die Anlass zu Rückenmark und Gehirn. Defekte Zelle Migration während der Entwicklung kann zu eine Vielzahl von Missbildungen, die dazu führen, körperliche, geistige dass oder Entwicklungsstörung und anderen gesundheitlichen Problemen führen.

Um besser zu verstehen, wie unsere Zellen während der Entwicklung bewegen, haben Wissenschaftler an anderen transparenten Organismus, C. Elegans. gewandt. Diese winzigen Fadenwurm kann aus einer einzigen befruchteten Eizelle eine ausgereifte und funktionierenden Organismus in nur 14 Stunden erreichen. Diese und andere Funktionen – einschließlich seiner vielen Genen und zelluläre Prozesse ähnlich wie bei uns – den Wurm ideal für das Studium der Entwicklung zu machen.

In einem Stadium der Entwicklung migrieren bestimmte Zellen von Oberfläche des Embryos zu seinem Inneren zu internen Strukturen. Wissenschaftler, diese Migration zu denken begann, sobald ein "motor"Protein namens Myosin hochgefahren und zupfte an ein Netz der Filamente knapp unter der Zellenoberfläche, verursacht die Oberfläche zu verkleinern und nach innen ziehen. Aber Forschung in die Spulwürmer zeigt, dass Anfeuerung Myosin nicht ausreicht, um Zelle Kneifen zu starten.

Erkenntnisse aus Bob Goldsteins Lab an der University of North Carolina in Chapel Hill, legen nahe, dass Zellen, wie Autos, einen Kupplung-ähnlichen Mechanismus zu, der Paare den Myosin-Motor mit der Zelloberfläche engagieren an Fahrt zu kneifen. Lernen, wie diese molekulare Kupplung funktioniert könnte dazu beitragen, eine Grundlage für die zukünftige Diagnostik und Prävention von Spina Bifida und andere Neuralrohrdefekte, die zu der am weitesten verbreitete und schweren menschlichen Geburtsfehler zählen.

Zweischneidiges Schwert der Entzündung

Weißen Blutkörperchen erfüllen viele Funktionen, aber ihre primäre Aufgabe ist zu helfen, das Immunsystem den Körper vor Infektionen zu schützen. Daher müssen sie schnell zu einer Verletzung oder Infektion Site bewegen. Der Schmerz der Entzündung, beispielsweise durch ein verstauchter Knöchel oder ein Schnitt auf der Haut ist eine Folge von Horden von weißen Blutkörperchen Rauschen in das verletzte Gewebe und verschütten giftige Chemikalien, die helfen fremde Eindringlinge zu bekämpfen. Wenn Entzündung chronisch wird, können Krankheiten wie Asthma oder Arthritis führen. Bei rheumatoider Arthritis verursachen anormale wandernden Signale beispielsweise bestimmten weißen Blutkörperchen zu Haus, um die Gelenke. Die immunen Zellen beschädigen Stützgewebe, führt zu anhaltenden Schmerzen und Entzündungen.

Bekämpfung der Infektion weißen Blutkörperchen Neutrophile und primitive Einzeller wie Amöben genannt haben einen inneren "Kompass", mit dem sie Sinn und Bewegung in Richtung von Chemikalien in der Umwelt. Durch diesen Prozess, bekannt als Chemotaxis verfolgen Neutrophile einen Eindringling und Amöben Zoll auf eine Nahrungsquelle.

Peter Devreotes von der Johns Hopkins University School of Medicine Studien Chemotaxis in einer Bakterien-Essen Amöbe namens Dictyostelium, die sich, um leistungsfähige genetische Analyse eignet. Durch das Studium der Amöben mit genetischen Defekten Chemotaxis beeinträchtigen, hat Devreotes biochemische Kommunikationssysteme innerhalb der Amöben, die wichtig für Chemotaxis aufgedeckt und gezeigt, dass einige dieser Systeme auch Migration in Neutrophilen und viele andere Arten von Zellen führen.

Wenn Wissenschaftler lernen können, wie unsere Zellen wissen, wo man wandern und was macht sie zu bewegen, kann es Wege zur Kontrolle Zelle Verhalten, Verbesserung der Behandlung von chronischen Entzündungen und Verhinderung von Krebsmetastasen öffnen. Detaillierte Einblicke in die Zelle Bewegung könnte auch zu neuen Medikamenten führen, Förderung der Wunde heilen und sogar Möglichkeiten, neue Gewebe und Organe von Grund auf zu wachsen.

This in Life Science-Artikel wurde bereitgestellt, um LiveScience in Zusammenarbeit mit der Nationales Institut der allgemeinen medizinischen Wissenschaften und ein Teil der National Institutes of Health .

Weitere Informationen:

• Im Inneren der Zelle Broschüre
• Verwendung von Modellorganismen für die Studie Gesundheit und Krankheit-Fact-Sheet

Auch in dieser Serie:

• Die wunderbare Welt innerhalb einer menschlichen Zelle
• Lebende Laboratorien: Modell wie Organismen Wissenschaft
• Coole Tools: Visualisierung des unsichtbaren