Bei uns Menschen und anderen Säugetieren sorgen spezialisierte Immunzellen wie T-Zellen, Natürliche Killerzellen und Neutrophile für eine zielgerichtete Abwehr von Bakterien, Viren und entarteten Zellen. Primitive Tiere wie Plattwürmer können jedoch nicht auf diese verschiedenen Arten von weißen Blutkörperchen setzen. Doch auch sie stehen vor der Herausforderung, Krankheitserreger zu bekämpfen und Mutationen in Zellen zu eliminieren.
Das Selbstmordkommando des Immunsystems
Um den Feinheiten der urtümlichen Immunabwehr auf die Spur zu kommen, untersuchte ein Team um Chew Chai von der Stanford University Plattwürmer der Art Schmidtea mediterranea, die aufgrund ihrer hohen Regenerationsfähigkeit als Modellorganismen beliebt sind. Die Hypothese der Forschenden: Die Plattwürmer könnten eine unbekannte Art von zytotoxischen Zellen abseits weißer Blutkörperchen besitzen.
Tatsächlich wurden Chai und ihre Kollegen fündig. „Wir identifizierten einen neuen zytotoxischen Zelltyp, der nicht zu den Blutzellen, sondern zu den Drüsenzellen zählt“, berichten sie. Wie die Forschenden feststellten, haben diese Zellen, denen sie den Namen Ruptoblasten gaben, eine außergewöhnliche Strategie, um schädliche Zellen in ihrer Umgebung zu eliminieren: „Die Ruptoblasten durchlaufen einen explosiven Zelltod, die Ruptose“, berichten sie. „Dabei werden potente zytotoxische Substanzen freigesetzt.“
Universalhormon als Auslöser
Weitere Versuche ergaben, dass die freigesetzten Zellgifte in der Nähe befindliche Zellen innerhalb weniger Minuten abtöten. Der Rundumschlag eliminiert sowohl körpereigene Zellen der Plattwürmer als auch Bakterien und sogar Säugetierzellen, darunter menschliche Nierenkrebszellen. Transplantierten die Forschenden einem Plattwurm Gewebe eines Artgenossen, platzten ebenfalls Ruptoblasten und sorgten für eine starke Abstoßungsreaktion – ähnlich wie sie bei uns Menschen durch weiße Blutkörperchen geschieht. Führte das Team die Transplantation dagegen bei Plattwürmern durch, deren Ruptoblasten sie genetisch entfernt hatten, blieb die Abstoßungsreaktion aus. Zugleich war die Abwehr gegen Bakterien geschwächt.
Als Auslöser für die Selbstzerstörung der Ruptoblasten identifizierten die Forschenden das Hormon Activin – eine Art Universalbotenstoff bei Plattwürmern. „Activin reguliert die Regeneration, die Fortpflanzung und die Gewebehomöostase bei Plattwürmern“, erklären Chai und ihr Team. „Der Spiegel dieses Hormons muss also fein abgestimmt und stabil gehalten werden.“ Bei bakteriellen Infektionen oder Gewebetransplantationen steigt der Activin-Spiegel stark an und aktiviert dadurch das Selbstmordprogramm der Ruptoblasten. Innerhalb von Sekunden bis Minuten setzt das Endoplasmatische Retikulum eines auf diese Weise getriggerter Ruptoblasten daraufhin Calcium frei, das die Zelle wenig später zum Platzen bringt.
Kurz nachdem Activin (ACT-2) zugesetzt wurde, explodiert der in blau gefärbte Ruptoblast. Die dabei freigesetzten Giftstoffe töten Bakterien rings herum (rot). — © Benyamin Rosental
Uralter evolutionärer Ursprung
Obwohl dieser Prozess drastisch und unkontrolliert wirkt, ist er fein reguliert. Die Verbreitung der zytotoxischen Substanzen bleibt lokal begrenzt und die Rückstände der Giftstoffe werden innerhalb von 15 Minuten auf natürlichem Wege abgebaut. Werden die Ruptoblasten lediglich mechanisch zerstört, ohne zuvor durch Activin aktiviert worden zu sein, setzen sie ihre tödlichen Gifte nicht frei. Die Steuerung durch Activin ist den Forschenden zufolge biologisch sinnvoll, gerade weil das Hormon auch so viele andere Funktionen hat: Entgleist der Spiegel, muss sich das Immunsystem nicht auf eine kleinteilige Spurensuche begeben, sondern kann sofort die Reißleine ziehen.
„Diese Erkenntnisse offenbaren eine völlig neue Strategie, die hormonelle Signale direkt mit einer explosiven Immunabwehr verknüpft“, schreiben die Forschenden. Während sie bei höheren Tieren – von Fruchtfliegen bis hin zu Säugetieren – keine Ruptoblasten nachweisen konnten, scheint dieser Zelltyp bei primitiven Tieren weit verbreitet zu sein. „Das deutet auf einen uralten evolutionären Ursprung hin“, so das Team. „Unsere Studie zeigt, wie vielfältig die Natur bei der Entwicklung von Methoden zur Abwehr von Infektionen sein kann, und könnten letztendlich neue Wege zur Entwicklung zellulärer Therapien inspirieren, die beim Menschen auf schädliche Bakterien oder fehlerhafte Zellen abzielen.“
Quelle: Chew Chai (Stanford University, Kalifornien, USA) et al., Cell, doi: 10.1016/j.cell.2026.05.008
