© Vieri Failli

Kommunikation ist alles


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  • Die Nervenzellen zählen zu den längsten Zellen des Körpers; Motorische Nervenzellen werden in großen Säugetieren bis zu einem Meter
  • Die intrazelluläre Kommunikation und der Transport ist folglich sehr komplex
  • Es ist von besonderer Bedeutung diese Kommunikation zu verstehen, um wirksame therapeutische Angriffspunkte für die Regeneration nach einer Verletzung zu finden
  • Die folgende Übersicht fasst das aktuelle Wissen über intrazelluläre Kommunikation nach Verletzungen zusammen

Dr. Fainzilber vom Weizmann-Institut für Wissenschaften in Israel veröffentlichte vor kurzem in Zusammenarbeit mit Dr. Ida Rishal einen Artikel über das aktuelle Wissen zur intrazellulären Kommunikation nach Verletzungen. Dieser Artikel erschien im renommierten Fachjournal Nature Review Neuroscience.

Eine Nervenzelle (Neuron) hat im Allgemeinen einen Durchmesser von weniger als einem Mikrometer. Bei einem Verhältnis der Länge des Axons zu seinem Zellkörper von etwa 100.000:1 benötigt die Zelle komplexe Mechanismen der Kommunikation um solche Distanzen zu überbrücken. Dieses Phänomen ist vor allem bei verletzten Neuronen von Bedeutung, zum Beispiel nach einer Rückenmarksverletzung. Die vom Zellkörper weitentfernt liegenden Teile des verletzten Nervenzellfortsatzes werden durch Degeneration abgebaut und die Neurone müssen den ganzen verlorenen Fortsatz wieder regenerieren.

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Bevor das Neuron jedoch versuchen kann, den Nervenfortsatz zu regenerieren, muss es zunächst einmal von der Verletzung im entfernten Axon erfahren. Das wird durch zwei aufeinanderfolgende Phasen sichergestellt. Eine sofort von der Verletzung ausgelöste intrazelluläre Kalzium-Welle erreicht den Zellkörper innerhalb von Minuten. Diese frühe Phase ist wichtig und löst lokal an der Verletzungsstelle Selbstreparatur-Mechanismen aus noch bevor die Information den Zellkörper erreicht hat. Nach der ersten Welle von Ionen-basierten Signalen, folgt eine weitere, verzögerte Phase der retrograden Signalübertragung zum Zellkörper, die durch makromolekulare Botenstoffe vermittelt wird. Diese zweite Phase ist komplexer und das Neuron muss viele Signale verarbeiten, um die geeigneten Reparaturmechanismen in Gang zu bringen (siehe Abb.).

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Die Vielfalt der retrograden Signalmoleküle, die bei Verletzungen auftreten, dient vermutlich dazu dieses wichtige zelluläre System sicherzustellen. Für die Wissenschaftler, die  durch Manipulation des intrazellulären Kommunikationssystems die axonale Regeneration aktivieren wollen, ist das eine große Herausforderung. Da es wahrscheinlich wenig effektiv ist, einen einzelnen Signalweg zu manipulieren, suchen Wissenschaftler sogenannte „regulatorische Zentren“, an denen mehrere solcher Signalwege zusammenlaufen. Ein solch kritischer Knotenpunkt könnte einen geeigneteren therapeutischen Ansatzpunkt für die Regeneration darstellen (siehe Abb.).

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Die Kenntnis der regulatorischen Mechanismen der neuronalen Regeneration sind sowohl für die Behandlung akuter wie auch chronischer Verletzungen Monate oder Jahre nach der akuten Rückenmarksverletzung wichtig.


Artikel: Axon-soma communication in neuronal injury. Rishal I, Fainzilber M. Nat Rev Neurosci. 2014 Jan;15(1):32-42.

Zum Autor:
Dr. Maike Fainzilber arbeitet im Department für Biologische Chemie im Weizmann-Institut für Wissenschaften in Israel. Sein Projekt geht der Hypothese nach, dass ein Defekt im retrograden Signalling nach Verletzungen, das Fehlen des Moleküls Importin beta1, für die schlechte Regenerationsfähigkeit der Axone des zentralen Nervensystems verantwortlich ist. Mehr Informationen zu Dr. Fainzilbers aktuellem Projekt finden Sie hier.

Grafiken: Vieri Failli / Wings for Life