Wie Mitochondrien zwischen Zellen wandern – und warum nicht jede Übergabe ein Geschenk ist.
Ein ungewöhnlicher Fund zwischen Nervenzellen
In kleinen Nervenknoten nahe der Wirbelsäule liegen Nervenzellen dicht an ihren Nachbarn: spezialisierten Gliazellen, die sie umgeben und unterstützen.
Als Forschende diese Zellgemeinschaft genauer untersuchten, entdeckten sie etwas Erstaunliches.
Zwischen den Zellen verliefen hauchdünne, röhrenartige Verbindungen. Und in diesen Verbindungen befanden sich Mitochondrien.
Jene winzigen Organellen also, die wir gewöhnlich als die Kraftwerke unserer Zellen kennen.
Ein Forschungsteam um Xu verfolgte 2026 mithilfe mitochondrialer Markierungen und Elektronenmikroskopie, wie Mitochondrien von Gliazellen zu sensorischen Nervenzellen gelangen können.
Als die Forschenden bei Mäusen ein Protein verminderten, das an der Bildung dieser Verbindungen beteiligt ist, ging der Mitochondrientransfer zurück. Gleichzeitig verschlechterten sich bestimmte Nerven- und Schmerzbefunde.
Nach experimentellen Nervenverletzungen beobachteten sie dagegen einen verstärkten Austausch.
Das deutet darauf hin, dass dieser Transport mehr sein könnte als eine ungewöhnliche Bewegung zwischen Zellen. Er könnte zur Funktionsfähigkeit von Nervengewebe beitragen.
Doch warum sollte eine Zelle ihre eigenen Mitochondrien an eine andere weitergeben?
Unsere Kraftwerke gehören nicht immer nur uns
Wir stellen uns Zellen meist als kleine, abgeschlossene Einheiten vor. Jede besitzt ihre eigene Membran, ihren eigenen Stoffwechsel und ihre eigenen Organellen.
Mitochondrien entstehen, vermehren sich und bewegen sich innerhalb dieser Grenzen.
Doch offenbar sind diese Grenzen für Mitochondrien nicht immer endgültig.
Unter bestimmten Bedingungen können Zellen ganze Mitochondrien an ihre Nachbarn weitergeben.
Eine Nervenzelle muss sich bei ihrer mitochondrialen Versorgung also möglicherweise nicht ausschliesslich auf die Organellen verlassen, die bereits in ihr vorhanden sind.
Das verändert unser Bild von einer Zelle.
Vielleicht ist ihre Energieversorgung in manchen Situationen nicht nur eine interne Angelegenheit, sondern Teil eines Austauschs mit ihrer Umgebung.
Und dieser Austausch ist keineswegs zufällig: Er benötigt Transportwege und molekulare Maschinen.
Wie ein Mitochondrium die Zellgrenze überquert
Mitochondrien besitzen keine eigenen Beine und schwimmen nicht selbstständig zu einer Nachbarzelle.
Schon innerhalb einer Zelle werden sie aktiv transportiert. Motorproteine bewegen sie entlang von Strukturen des Zellskeletts – ähnlich einer Fracht, die auf Schienen befördert wird.
Für den Weg in eine andere Zelle braucht es zusätzliche Möglichkeiten.
Eine davon sind sogenannte Tunneling Nanotubes: extrem dünne, von Zellmembran umhüllte Verbindungen zwischen benachbarten Zellen.
Durch manche dieser Verbindungen können mitochondriale Organellen transportiert werden.
Wie wichtig dabei die Transportmaschinerie ist, zeigte eine Studie mit mesenchymalen Stromazellen und geschädigten Epithelzellen.
Die Forschenden veränderten das Protein Miro1, das am mitochondrialen Transport beteiligt ist.
Das Bemerkenswerte: Die feinen Zellverbindungen konnten weiterhin entstehen. Doch die Mitochondrien bewegten sich schlechter durch sie, und der Transfer nahm ab.
Ein anderer Eingriff störte dagegen die Bildung der Verbindungen selbst.
Damit liessen sich zwei Vorgänge experimentell unterscheiden: Zuerst muss ein Weg entstehen. Dann muss die Fracht transportiert werden.
Allerdings verwenden nicht alle Zellen denselben Mechanismus. Auch die Nervenstudie von 2026 identifizierte mit MYO10 ein Protein, das besonders für die Bildung solcher Verbindungen wichtig war.
Und es gibt noch einen anderen Weg.
Astrozyten – Stützzellen des Nervensystems – können mitochondriale Partikel an ihre Umgebung abgeben. Andere Zellen können diese aufnehmen, ohne dass zwischen ihnen eine dauerhafte Zellbrücke bestehen muss.
Der Austausch von Mitochondrien ist also keine einzelne, universelle Transportstrecke. Er umfasst unterschiedliche Wege, die je nach Zelltyp und Situation eine Rolle spielen können.
Können fremde Mitochondrien tatsächlich helfen?
Eine entscheidende Frage bleibt: Was geschieht, wenn die Mitochondrien in der Empfängerzelle angekommen sind?
Der blosse Nachweis eines übertragenen Organells bedeutet noch nicht, dass es dort zur Energiegewinnung beiträgt.
Ein interessantes Experiment stammt aus der Schlaganfallforschung.
2016 untersuchten Forschende um Hayakawa, wie Astrozyten mitochondriale Partikel freisetzen und wie Nervenzellen darauf reagieren.
In Zellkulturversuchen verbesserten sich bei geschädigten Neuronen nach Zugabe von astrozytärem, mitochondrienhaltigem Medium sowohl die ATP-Werte als auch das Überleben.
Wurden die mitochondrialen Partikel aus dem Medium entfernt, ging die beobachtete Schutzwirkung verloren.
Das spricht dafür, dass mitochondriale Fracht unter bestimmten experimentellen Bedingungen zur Unterstützung geschädigter Nervenzellen beitragen kann.
Doch es beweist noch nicht, dass jedes aufgenommene Mitochondrium dauerhaft in das bestehende Netzwerk integriert wird.
Aufnahme, funktionelle Unterstützung und langfristige Integration sind drei unterschiedliche Dinge.
Und genau hier wartet die vielleicht überraschendste Wendung dieser Geschichte.
Manchmal ist die Übergabe eine Entsorgung
Was, wenn eine Zelle Mitochondrien gar nicht weitergibt, damit ihre Nachbarin sie nutzen kann?
Was, wenn sie sie loswerden möchte?
2014 beobachtete ein Forschungsteam um Davis einen ungewöhnlichen Vorgang am Sehnervenkopf von Mäusen.
Nervenfasern bildeten Ausstülpungen, die mitochondriales Material enthielten. Benachbarte Astrozyten nahmen diese Fracht auf.
Dort wurde sie offenbar abgebaut.
Die Forschenden belegten diesen Prozess unter anderem mit elektronenmikroskopischen Aufnahmen und Markierungen, die den Abbau mitochondrialen Materials sichtbar machten.
Der Vorgang erhielt einen eigenen Namen: Transmitophagie.
Er beschreibt eine besondere Form der Qualitätskontrolle, bei der mitochondriales Material einer Zelle von einer anderen Zelle aufgenommen und abgebaut wird.
Das ist eine verblüffende Erweiterung unseres bisherigen Bildes.
Wir kennen die Mitophagie als einen Prozess, bei dem Zellen ihre eigenen beschädigten Mitochondrien entsorgen.
Hier aber übernehmen Nachbarzellen einen Teil dieser Aufgabe.
Eine weitere Zellkulturstudie von 2026 untersuchte, was bei gestörtem mitochondrialem Proteinimport geschieht. Die Forschenden beobachteten einen Transfer in beide Richtungen und unterschiedliche Abbauwege. Im untersuchten System verschmolzen die übertragenen Organellen nicht mit dem mitochondrialen Netzwerk der Empfängerzellen.
Nicht jede Übergabe ist also ein Geschenk.
Manchmal wird ein Mitochondrium weitergereicht, damit eine andere Zelle es entsorgt.
Die Zelle ist weniger allein, als wir dachten
Diese Entdeckungen verändern unsere Vorstellung davon, wie Zellen miteinander verbunden sind.
Wir wissen seit Langem, dass Zellen chemische Signale austauschen. Sie senden Botenstoffe aus, reagieren auf Hormone und verändern ihr Verhalten aufgrund von Nachrichten ihrer Nachbarn.
Doch der Transfer von Mitochondrien geht einen Schritt weiter.
Hier wird nicht nur Information weitergegeben, sondern mitochondriales Material – unter bestimmten Bedingungen sogar ganze Organellen.
Das könnte besonders dort wichtig sein, wo Zellen hohen Energiebedarf haben oder stark belastet sind, etwa im Nervensystem.
Gleichzeitig zeigt die Forschung, dass wir den Vorgang nicht vorschnell als universellen Reparaturmechanismus verstehen dürfen.
Mitochondriale Fracht kann mit verbesserter Zellfunktion verbunden sein. Sie kann aber auch zum Abbau weitergegeben werden. In anderen experimentellen Systemen war die Aufnahme mitochondrial assoziierter Vesikelfracht sogar mit ungünstigen Veränderungen der Empfängerzellen verbunden.
Welche Wirkung ein Transfer hat, hängt offenbar von mehreren Faktoren ab: vom Zustand der Spenderzelle, von der Qualität der Fracht, vom Transportweg und davon, was nach der Aufnahme geschieht.
Noch sind daraus keine etablierten Behandlungen für neurologische Erkrankungen beim Menschen entstanden.
Aber die Entdeckung eröffnet eine neue Perspektive.
Vielleicht müssen wir eine geschädigte Zelle nicht immer nur als isolierte Einheit betrachten, deren eigene Kraftwerke funktionieren oder versagen.
Vielleicht sollten wir auch fragen, was ihre Nachbarn zu ihrer Energieversorgung und Qualitätskontrolle beitragen.
Zum Mitnehmen
Drei Gedanken zum Mitnehmen:
- Mitochondrien können Zellgrenzen überwinden. In experimentellen Systemen wurde nachgewiesen, dass mitochondriale Organellen oder Partikel zwischen benachbarten Zellen übertragen werden.
- Der Transfer kann mit funktioneller Unterstützung verbunden sein. Besonders in Modellen geschädigter Nervenzellen gibt es Hinweise auf eine Verbesserung von Energieversorgung und Zellüberleben.
- Nicht jeder Transfer dient der Energieversorgung. Mitochondriales Material kann auch an Nachbarzellen übergeben werden, um dort abgebaut zu werden.
Eine offene Frage
Wenn Zellen nicht nur ihre eigenen Mitochondrien nutzen, sondern auch mitochondriales Material mit ihren Nachbarn austauschen können: Wie viel von der Energieversorgung und Qualitätskontrolle unseres Gewebes ist tatsächlich eine Gemeinschaftsleistung?
Wissenschaftliche Quellen
- Xu J et al. Mitochondrial transfer from glia to neurons protects against peripheral neuropathy. Nature. 2026. DOI: 10.1038/s41586-025-09896-x. PMID: 41501451.
- Ahmad T et al. Miro1 regulates intercellular mitochondrial transport & enhances mesenchymal stem cell rescue efficacy. EMBO Journal. 2014. DOI: 10.1002/embj.201386030. PMID: 24431222.
- Hayakawa K et al. Transfer of mitochondria from astrocytes to neurons after stroke. Nature. 2016. DOI: 10.1038/nature18928. PMID: 27466127.
- Davis C-hO et al. Transcellular degradation of axonal mitochondria. PNAS. 2014. DOI: 10.1073/pnas.1404651111. PMID: 24979790.
- Glover E et al. Intercellular mitochondrial transfer and trans-mitophagy in response to protein import dysfunction. Journal of Cell Biology. 2026. DOI: 10.1083/jcb.202511211. PMID: 42412415.
- Chakraborty R et al. Tunnelling nanotubes between neuronal and microglial cells allow bi-directional transfer of α-Synuclein and mitochondria. Cell Death & Disease. 2023. DOI: 10.1038/s41419-023-05835-8. PMID: 37202391.
- Shanmughapriya S et al. Transcellular mitochondrial transfer from hypermetabolic astrocytes to neurons during cocaine and HIV-1 exposure. Cell Communication and Signaling. 2025. DOI: 10.1186/s12964-025-02589-y. PMID: 41366438.
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