Zellen des Immunsystems sind miteinander durch ein ausgedehntes Netz von kleinen Tunnel, die, wie ein Gebäude versteckt Rohrpost, verwendet werden, um Signale zu entfernten Zellen schießen verbunden sind.
Diese überraschende Entdeckung, die von zwei gemeldet University of Pittsburgh School of Medicine Forscher in der September-Ausgabe der Zeitschrift Immunity , kann erklären, wie eine Immunantwort kann so exquisit schnell. Die Forschung beweist nicht nur andere Zellen als Neuronen in der Lage sind Langstrecken-Kommunikation, aber es zeigt eine bisher noch unbekannten Mechanismus Zellen verwenden zum Austausch von Informationen.
Blut-abgeleiteten dendritischen Zellen und Makrophagen, sowohl Antigen-präsentierende Zellen, nutzen diese so genannten Tunneling-Nanoröhren auf Relais molekularen Nachrichten berichten Simon C. Watkins, Ph.D., und Russell D. Salter, Ph.D. Weitere Untersuchungen können zeigen, gibt es weitere Zelltypen mit diesen mikroskopisch kleinen Tunnel-Verbindungen. Bisher deuten die Studien der Tunnel nicht zwischen häufigsten verwendeten Fibroblasten und Tumor-Zelllinien existieren.
Interessanterweise, wenn nicht sogar für eine kleine Panne während der Durchführung eines Experiments, könnten die Autoren nicht die Existenz dieser physikalischen Strukturen entdeckt und führte die Studien, dass ihre Rolle in der interzellulären Kommunikation aufgedeckt.
Mit Hilfe eines speziell angefertigten, Multi-Kamera-Live-Cell-mikroskopische Imaging-System, berichten sie, dass in einer Angelegenheit von Sekunden, dendritische Zellen und Makrophagen können Wellen von Kalzium und anderen kleinen Molekülen, Zellen hundert Mikrometern wegschicken. Jeder nanotubule Maßnahmen zwischen 35 und 200 Nanometer - 5000 mal kleiner als die Breite eines menschlichen Haares - und zu jeder Zeit, Zellen können bis zu 75 dieser Erweiterungen, die jeweils mit unterschiedlichen Längen.
"In Anbetracht ihres Umfangs, sind diese Nanoröhren ermöglicht die Kommunikation zwischen weit auseinander stehenden Zellen. Wenn statt einer Kulturschale wir über eine große Metropole sprachen, die Entfernung wäre ungefähr das Äquivalent zu vier oder fünf Häuserblocks werden. Das ist wirklich sehr erstaunlich, "bemerkte Dr. Salter, Associate Professor für Immunologie an der University of Pittsburgh School of Medicine.
Die Autoren sind die ersten, die Funktion des Tunneling-Nanoröhren zu erklären, fliegt Strukturen, die zuerst in Obst beschrieben wurden im Jahr 1998 und später, in einer Handvoll verschiedener Arten von tierischen und menschlichen Zellen identifiziert.
"Es ist eine Sache zu finden, dass diese komplizierte physikalische Netzwerk, sondern besteht schon erstaunlich, zu erfahren, dass Zellen des Immunsystems nutzen sie, um Relais molekularen Signalen, um miteinander", sagte Dr. Watkins, Professor und stellvertretender Vorsitzender, Abteilung für Zellbiologie und Physiologie, und Direktor des Center for Biologic Imaging, University of Pittsburgh School of Medicine.
Während Gap Junctions - bei der Vernetzung molekularer Brücken, die dicht gepackten Zellen verbinden - dafür bekannt sind, Kalzium-Signale generieren und den Transport anderer Moleküle zwischen den Zellen, sagen die Forscher das Tunneling-Nanoröhren sind etwas ganz anderes.
"Dies ist eindeutig eine dritte Form der interzellulären Kommunikation, die sich von Gap Junctions und Synapsen von Nervenzellen eingesetzt. Und, ist es möglich, dass das Tunneln Nanoröhren essentiell für die Funktion des Immunsystems sind, ebenso wie Gap Junctions von entscheidender Bedeutung für die Funktion sind Herzmuskels. Genau wie das so ist, wissen wir nicht ", fügte Dr. Watkins, der auch Professor für Immunologie.
"Weitere Studien kann uns helfen, besser zu verstehen, wie sie in der lokalen entzündlichen Reaktion des Immunsystems sind beteiligt. Zum Beispiel können wir feststellen, dass dendritische Zellen dieses Netzwerk nutzen, um Antigene auf andere Zellen verteilt und es kann denkbar, die gesamte folgen Weg, indem es die Netzwerk-Tunneling-Nanoröhren ", sagte Dr. Salter.
Die Autoren der Entdeckung baut auf ihrer jüngsten Forschungen zeigen, wie dendritische Zellen auf Reize zu reagieren, sondern, wie sie in diesem Papier frei zugeben, es war zum großen Teil auf eine zufällige Beobachtung, dass nur noch das geringste poke auf eine einzelne Zelle können eine Kettenreaktion in Gang, wobei Zelle nach Zelle entlädt Ausbrüche von Kalzium.
In ihrer früheren Studien beschrieben sie, wie dendritische Zellen versteckt Schleier entfalten - Membranen, die so dünn sind, können sie kaum abgebildet werden - und nutzen diese Schleier Den bewegen und erfassen ihr Ziel. In Anwesenheit von E. coli, geschieht dies so schnell und mit solcher Kraft, dass in beschleunigten Zeitraffer-Video, die Zellen eher wie ein Rudel wilder Tiere füttern auf einer Karkasse erscheinen.
Aber zwei Dinge verblüfft die Forscher. Dendritische Zellen erweitert ihre Schleier noch bevor körperlichen Kontakt mit E. coli, noch Makrophagen, Zellen in der Regel nicht wählerisch über die Antigene, die sie zu verschlingen, waren völlig unempfänglich für die Bakterien. Um zu verstehen, wie dendritische Zellen zunächst die Anwesenheit eines Antigens und warum die Reaktion zellspezifische beschlossen die Autoren auf den Calcium-Fluss, einem anerkannten frühen Maß Stimulation in zahlreichen Zelltypen zu suchen. Die Verwendung von einem fluoreszierenden Farbstoff, der die direkte Messung von Calcium-Spiegel ermöglicht, wäre festzustellen, ob Calcium-Fluss auftritt, bevor dendritische Zellen ihre Schleier zu entfalten.