Ärzte Zeitung online, 28.07.2011

Pampers fürs Gehirn

BONN (eb). Bei Säuglingen sorgen Windeln dafür, dass nichts ausläuft. Auch im Gehirn gibt es eine Art "Pampers": Sie umhüllen die Synapsen von Nervenzellen und verhindern, dass Signalstoffe an unerwünschter Stelle wirken.

Pampers fürs Gehirn

Das Ezrin (grün markiert) ist für das Wachstum der Zellfortsätze verantwortlich, die die "Windel" um die Synapse bilden.

© Amin Derouiche

Hirnforscher unter Beteiligung der Uni Bonn haben nun herausgefunden, aus welchem Material diese Umhüllungen bestehen.

Synapsen ermöglichen den Informationsfluss zwischen Neuronen. Das Signal gebende Neuron schüttet hier einen chemischen Botenstoff aus, durch den das nachgeschaltete Neuron erregt wird.

Der Aufbau und die Funktion von Synapsen ist bekannt. Welche Information aber in den meisten Lehrbüchern fehle, sei, dass viele Synapsen eine windelartige Hülle haben, teilt die Uni Bonn mit.

"Früher galten Gliazellen nur als eine Art Kitt"

"Diese abdichtende Hülle wird durch dünne Fortsätze von Astrozyten gebildet", berichtet Privatdozent Dr. Amin Derouiche, der am Institut für Zelluläre Neurowissenschaften der Universität Bonn zu den neuen Erkenntnissen in puncto Synapsen beitrug (PNAS, online 13. Juli) und jetzt an der Universität Frankfurt am Main arbeitet.

Die sternförmigen Astrozyten stellen den Hauptteil der Gliazellen im Gehirn, die etwa zehn bis 100 Mal so häufig vorkommen wie Nervenzellen. "Früher wurden die Gliazellen lediglich als eine Art Kitt angesehen, in den die Nervenzellen eingebettet sind", schreibt Derouiche in der universitären Mitteilung.

"Heute weiß man, dass die Astrozyten - wie die Gliazellen insgesamt - wichtige Funktionen für die Nervenzellen übernehmen: Sie sorgen etwa durch Nährstoffe dafür, dass die Nervenzellen reibungslos arbeiten können."

Ohne "Windel" wäre die Signalübertragung gestört

Besonders zur Signalübertragung zwischen den Nervenzellen liefert der Astrozyt mit seiner Hülle um die Synapse einen essenziellen Beitrag. "Das Glutamat als Botenstoff einer Synapse könnte ohne diese Abdichtung dann auch an anderen Synapsen in der Umgebung wirken", wird Derouiche zitiert. "Die Signalübertragung wäre gestört."

Die tuchartigen Fortsätze der Astrozyten, die die "Synapsen-Windel" bilden, sind mit weniger als einem Zehntausendstel Millimeter nur unter dem Elektronenmikroskop gut zu erkennen.

Ist der Informationsfluss zwischen zwei Nervenzellen intensiv, bildet ein Astrozyt eine Umhüllung an der Kontaktstelle. Derouiche: "Die optimalen Umgebungsbedingungen organisiert sich die Synapse also selbst."

Protein Ezrin hat eine wichtige Funktion

Wie schafft es der Astrozyt aber, so extrem dünne Fortsätze zu produzieren? Wie lockt die Synapse die Astrozytenfortsätze an, damit sich die Abdichtung an der richtigen Stelle bildet? Astrozyten in einer Zellkultur strecken sich binnen weniger Minuten, wenn man den Botenstoff Glutamat zugibt, heißt es in der universitären Mitteilung.

In solchen Kulturen konnte auch nachgewiesen werden, dass das Protein Ezrin maßgeblich für das Auswachsen und die Bewegung solch feiner Fortsätze ist. Bis vor kurzem wurde Ezrin nicht im Gehirn vermutet, dabei ist es im Körper sehr verbreitet.

"Es kommt besonders in Zellen vor, die in hohem Maß am Stoffaustausch beteiligt sind", berichtet Derouiche. Dazu zählen etwa Zellen in Niere, Dünndarm und Plazenta.

Um diese Befunde auch im Gehirn zu bestätigen, nutzten die Forscher die Innere Uhr von Hamstern. Bei Dunkelheit wird vermehrt Glutamat in der zuständigen Hirnregion der nachtaktiven Nager ausgeschüttet.

Die Wissenschaftler untersuchten Proben von dieser Hirnregion vor und nach Beginn der Aktivitätsphase. Sie beobachteten dabei, dass der Gehalt an Ezrin in den dünnen Astrozytenfortsätzen deutlich zunahm.

"Wenn die Ausschüttung des Botenstoffs Glutamat an den Synapsen zunimmt, erfolgt die abdichtende Reaktion der Astrozyten also sehr schnell", so Derouiche.

Ezrin steigert Beweglichkeit von Krebszellen

"Bei Gliomen, dem häufigsten Hirntumor beim Menschen, ist ebenfalls eine Zunahme an Ezrin feststellbar", sagt Derouiche. "Je höher der Gehalt in den Tumorzellen, die mit den Astrozyten verwandt sind, desto bösartiger das Gliom." Das könnte damit zusammenhängen, dass mit dem Ezrin die Beweglichkeit der Krebszellen zunimmt.

"Damit lässt sich der Nachweis von Ezrin in Astrozyten auch diagnostisch nutzen", wird Derouiche zitiert. Die Forscher wollen damit die Gefährlichkeit von Gliomen einstufen und daran die Therapie ausrichten.

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