Das Nervensystem ist ein komplexes Netzwerk, das für die Steuerung und Koordination der Körperfunktionen unerlässlich ist. Es besteht aus Milliarden von Nervenzellen, auch Neuronen genannt, die über ihre Zellfortsätze miteinander kommunizieren. Diese Fortsätze, die Axone und Dendriten, spielen eine entscheidende Rolle bei der Signalübertragung und Informationsverarbeitung im Nervensystem.
Aufbau und Funktion von Nervenzellen
Nervenzellen sind hochspezialisierte Zellen, die elektrische Signale empfangen, verarbeiten und weiterleiten können. Sie bestehen aus einem Zellkörper (Soma), Dendriten und einem Axon.
- Soma: Der Zellkörper enthält den Zellkern und die Zellorganellen.
- Dendriten: Dendriten sind kurze, stark verzweigte Zellfortsätze, die Signale von anderen Nervenzellen empfangen und zum Zellkörper weiterleiten. Sie stellen die Antennenregion der Nervenzelle dar.
- Axon: Das Axon ist ein langer, schlanker Zellfortsatz, der elektrische Impulse vom Zellkörper zu anderen Nervenzellen oder Zielzellen (z. B. Muskelzellen, Drüsenzellen) weiterleitet.
Die Kommunikation zwischen Nervenzellen erfolgt über Synapsen, spezielle Kontaktstellen, an denen Signale von einem Neuron zum nächsten übertragen werden. An den Synapsen werden Neurotransmitter freigesetzt, chemische Botenstoffe, die die Reizübertragung ermöglichen.
Zellfortsätze: Dendriten und Axone im Detail
Die Zellfortsätze von Nervenzellen, Dendriten und Axone, sind essenziell für die Funktion des Nervensystems. Sie ermöglichen die Kommunikation zwischen den Neuronen und die Weiterleitung von Informationen im gesamten Körper.
Dendriten: Empfang von Signalen
Dendriten sind die Empfangsantennen der Nervenzelle. Sie empfangen Signale von anderen Nervenzellen über Synapsen. Die Dendriten sind stark verzweigt, um eine möglichst große Oberfläche für den Empfang von Signalen zu bieten. Die empfangenen Signale werden zum Zellkörper weitergeleitet, wo sie verarbeitet werden.
Lesen Sie auch: Entdecke die erstaunliche Komplexität des Gehirns
Axone: Weiterleitung von Impulsen
Das Axon ist für die Weiterleitung elektrischer Impulse vom Zellkörper zur Zielzelle verantwortlich. Jedes Neuron besitzt nur ein Axon, das aus dem Axonhügel hervorgeht. Das Axon kann je nach Funktion und Lokalisation der Nervenzelle sehr lang sein, bis zu einem Meter oder mehr.
Um eine schnelle und effiziente Reizweiterleitung zu gewährleisten, sind die Axone vieler Nervenzellen von einer Myelinscheide umgeben. Die Myelinscheide ist eine isolierende Schicht, die von Gliazellen gebildet wird. Im peripheren Nervensystem (PNS) übernehmen die Schwann-Zellen diese Aufgabe, während im zentralen Nervensystem (ZNS) die Oligodendrozyten für die Myelinisierung zuständig sind. Die Myelinscheide ist in regelmäßigen Abständen von Ranvierschen Schnürringen unterbrochen. Diese Unterbrechungen ermöglichen eine saltatorische Erregungsleitung, bei der der Impuls von Schnürring zu Schnürring "springt", was die Geschwindigkeit der Reizweiterleitung deutlich erhöht.
Entwicklung und Abbau von Zellfortsätzen
Die Entwicklung des Nervensystems ist ein dynamischer Prozess, bei dem sich Nervenzellen miteinander verknüpfen, um zu kommunizieren. Dazu dienen ihnen ihre charakteristischen langen Fortsätze - die Axone und Dendriten. Falsch verknüpfte Fortsätze oder solche, die keine Funktion mehr haben, bauen sich allerdings im Laufe der Entwicklung wieder ab - wobei sich nur der Teil eines Fortsatzes zurückbildet, der nicht mehr benötigt wird. Dieser Abbau von Nervenzellfortsätzen wird als "Pruning" bezeichnet.
Räumliche Organisation und Abbau
Forscher des Exzellenzclusters „Cells in Motion“ der Universität Münster haben einen Zusammenhang zwischen der räumlichen Organisation einer Nervenzelle und dem Abbau ihrer Fortsätze entdeckt. Sie untersuchten in Fruchtfliegen, wie bestimmte Nervenzellen während der Entwicklung ihre Dendriten abbauen und fanden heraus: Die Art und Weise, wie Bestandteile des Zellskeletts in den Dendriten angeordnet sind, beeinflusst, in welche Richtung diese abbrechen.
Die Wissenschaftler schalteten ein wichtiges Motorprotein, das Kinesin, genetisch aus und konnten so die ursprünglich korrekte Ausrichtung der Mikrotubuli in den Nervenzellen von Fruchtfliegenlarven verändern. Sie sahen sich diese unter dem Mikroskop an und stellten fest, dass nun der Abbau der Dendriten nicht mehr richtig funktionierte. „Es gibt also eine Korrelation zwischen der räumlichen Organisation der Zelle und dem Pruning“, sagt Sebastian Rumpf.
Lesen Sie auch: Nervenzellausstülpung einfach erklärt
Rolle von Proteinen beim Abbau
Weitere Forschungsergebnisse des Exzellenzclusters "Cells in Motion" zeigen, dass das Protein PAR-1 eine wichtige Rolle beim Abbau von neuronalen Zellfortsätzen spielt. PAR-1 löst eine Reihe aufeinanderfolgender Signale aus, wobei dem Zerfall des Zellskeletts eine Schlüsselfunktion zukommt. PAR-1 vermindert die Aktivität des Proteins Tau, das an die Mikrotubuli bindet und sie zusammenhält. Tau hemmt seinerseits das Protein Katanin, das die Mikrotubuli zerteilt. Wenn das Zellskelett durch PAR-1 abgebaut war, wurden die Zellfortsätze sehr schnell dünn und ihre Plasmamembranen brüchig.
Bedeutung von Zellfortsätzen für die Nervenfunktion
Die Zellfortsätze von Nervenzellen sind für die korrekte Funktion des Nervensystems unerlässlich. Sie ermöglichen die Kommunikation zwischen den Neuronen und die Weiterleitung von Informationen im gesamten Körper. Störungen in der Entwicklung, Funktion oder im Abbau von Zellfortsätzen können zu neurologischen Erkrankungen führen.
Krankheiten im Zusammenhang mit Zellfortsätzen
- Multiple Sklerose (MS): Eine chronisch-entzündliche Autoimmunerkrankung, die zur Zerstörung der Myelinscheide im ZNS führt. Dies beeinträchtigt die Übertragung von Nervenimpulsen und führt zu verschiedenen neurologischen Symptomen.
- Guillain-Barré-Syndrom (GBS): Eine immunvermittelte demyelinisierende Polyneuropathie, bei der das Immunsystem die Myelinscheide und Schwann-Zellen angreift. Dies führt zu einer akuten, aufsteigenden Lähmung.
- Amyotrophe Lateralsklerose (ALS): Eine neurodegenerative Erkrankung, die die Motoneuronen betrifft. Die Degeneration der Axone führt zu Muskelschwäche und Lähmungen.
- Alzheimer-Krankheit: Neurodegenerative Erkrankung, die durch den Abbau von Nervenzellen und Synapsen im Gehirn gekennzeichnet ist. Die Proteine PAR-1 und Tau, die eine Rolle beim Abbau von Zellfortsätzen spielen, wurden bereits in Zusammenhang mit Alzheimer gebracht.
Lesen Sie auch: Grundlagen der synaptischen Übertragung
tags: #zellfortsatze #von #nervenzellen