Zellbewegungen

Zellbewegungen bezeichnen die gerichtete oder spontane Fortbewegung von Zellen oder Zellprozessen. Sie sind grundlegende Vorgänge in der Embryonalentwicklung, der Immunantwort, der Wundheilung und der Gewebeerneuerung und spielen zugleich eine Rolle in der Pathologie, insbesondere bei der Krebsmetastasierung.

Zellbewegungen beruhen auf der Dynamik des Zytoskeletts, insbesondere Aktinfilamenten und Mikrotubuli. Typische Vorwärtsbewegungen verwenden Protrusionen wie Lamellipodien und Filopodien; Myosin-II erzeugt Zugkräfte, die die Zellmembran zurückziehen. Adhäsionsstrukturen an der Unterlage, sogenannte Fokaladhäsionen, vermitteln Halt und ermöglichen gerichtete Fortbewegung, während der retrograde Aktinfluss der Zelle Stabilität verleiht.

Die Bewegungssteuerung erfolgt durch Signale aus der Umgebung. Wichtige Regulatoren sind Rho-Familien-GTPasen (Rac1, Cdc42, RhoA), die das Zytoskelett reorganisieren. Weitere Akteure sind PI3K, PTEN und verschiedene Rezeptorensysteme, die auf chemische Gradienten (Chemotaxis), Oberflächenmuster (Haptotaxis) und mechanische Reize reagieren. Zellen integrieren extrazelluläre Matrixsignale und Kontakte zu Nachbarzellen, um Bewegungsmodi anzupassen.

Es existieren unterschiedliche Bewegungsmodi. Amöboide Migration ist schnell und flexibel, mesenchymale Migration zeichnet sich durch starke Adhäsionen aus, kollektive Migration erfolgt in Gruppen. In der Entwicklung steuern diese Prozesse die Neuralleistendrift, die Gewebedarstellung und die Organbildung; Immunzellen nutzen sie zur Abwehr; in der Krebsbiologie ermöglicht EMT häufig die invasive Ausbreitung und Metastasierung.

Methoden zur Untersuchung von Zellbewegungen umfassen in vitro Wundheilungs- oder Transwell-Assays sowie Live-Cell-Imaging mit Fluoreszenzmarkern des Zytoskeletts. Das Verständnis von Zellbewegungen ist relevant für Grundlagenforschung, Gewebeengineering und Therapien, die Zellmigration beeinflussen sollen, etwa in der Krebsbehandlung oder der Wundheilung.