© Vieri Failli

Wie funktioniert ein Oligodendrozyt?


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Wings for Life veröffentlicht regelmäßig eine Kolumne, die es auch Nicht-Wissenschaftlern ermöglichen soll, zu verstehen, wie das Rückenmark funktioniert, wie es durch die Verletzung verändert wird und schließlich, welche unterschiedlichen Herangehensweisen Wissenschaftler verfolgen, um eine Heilung zu finden. Diesen Monat möchten wir die Oligodendrozyten näher beleuchten.

Funktion und Bedeutung für die Rückenmarksforschung

Oligodendrozyten unterstützen den Stoffwechsel und bilden die Isolierschicht für die Nervenfasern (Nervenscheiden). Damit spielen sie eine wichtige Rolle für die schnelle Weiterleitung der Nervenimpulse in den Nervenfasern. Bei einer Rückenmarksverletzung kommt es zu einem Untergang dieser wichtigen Zellenart im Rückenmark. Dies wiederum führt zu einem Verlust der Nervenscheiden auch bei nicht durchtrennten Nervenfasern  und schädigt massiv die Erregungsleitung. Aufgrund ihrer wichtigen Rolle für die Funktion der Nervenfasern stehen Oligodendrozyten im Zentrum der Aufmerksamkeit vieler Forschungsprojekte.

Das Grundprinzip

Oligodendrozyten gehören zu den glialen Zellen im Nervensystem. Ihre Hauptfunktion besteht in der trophischen sowie mechanischen Unterstützung und der Isolation von Axonen (den langen Fortsätze von Neuronen; siehe letzte Kolumne). Oligodendrozyten bilden die sogenannte Myelinscheide, eine Ummantelung der Axone mit einer weißen, fettigen Substanz, dem Myelin. Myelin besteht zu 80% aus Fetten und zu 20% aus Eiweißen und weist durch diese Zusammensetzung beste Isoliereigenschaften auf. Durch die Myelinscheide werden einerseits die dicht beieinander liegenden Axone voneinander isoliert und außerdem wird eine schnelle Signalleitung in den Nervenfortsätzen möglich. Für die Bildung des Myelins stülpt der Oligodendrozyt Teile seiner Membran weit aus, wickelt sie um das Axon und bildet somit eine Hülle um das Axon. Ein einzelner Oligodendrozyt kann seine Fortsätze zu bis zu 50 Axonen aussenden.

Bildung der Myelinscheide
Bildung der Myelinscheide 

Die Details

Ein Oligodendrozyt kann in drei Teile unterteilt werden: den Zellkörper, die Fortsätze und die Myelinsegmente.

Struktur eines Oligodendrozyts
Struktur eines Oligodendrozyts 

Wie bei der Nervenzelle ist der Zellkörper auch der zentrale Teil des Oligodendrozyts. Er besteht aus dem Zellkern (der die genetische Information beinhaltet) und aus Organellen, welche die Eiweißsynthese und die Energieproduktion ermöglichen. Der Zellkörper (grün) sendet seine Fortsätze (blau) zu den Axonen, die das Myelin in konzentrischen Kreisen um das Axon wickeln und so die Abschnitte der Myelinscheide bilden (violett). Um ein Axon komplett zu isolieren sind mehrere Oligodendrozyten notwendig.

Erhöhung der Geschwindigkeit des Informationsflusses und Unterstützung

Diese Myelinscheide ist funktionell vergleichbar mit der Plastikisolierung eines elektrischen Kabels und ermöglicht eine sehr schnelle Weiterleitung der Nervenimpulse. Wie funktioniert das? Im Gegensatz zu  der Isolierung eines elektrischen Kabels ist die Myelinschicht in regelmäßigen Abständen unterbrochen und weist an bestimmten Stellen Lücken auf, an denen das Axon „nackt“ ist. Dieser myelinfreie Abschnitt, Ranvier’scher Schnürring genannt, ist das Schlüsselelement für die Geschwindigkeit der Erregungsleitung.

Ranvier’scher Schnürring
Ranvier’scher Schnürring 

Die elektrischen Impulse eines Neurons gehen vom Zellkörper aus und springen von einem Ranvier’schen Schnürring zum nächsten. Diesen Vorgang nennt man saltatorische Erregungsleitung.

Saltatorische Erregungsleitung
Saltatorische Erregungsleitung 

Dieses Phänomen erhöht nicht nur die Geschwindigkeit der Erregungsleitung bis zu unglaublichen 200m/s (720km/h), sondern verringert auch den Energieverbrauch dramatisch.

Zusätzlich dienen die Oligodendrozyten für die Neurone, die sie umwickeln, als mechanische Stütze und als Energielieferant. Die Oligodendrozyten nehmen aus den Blutgefäßen Zucker (Glukose) auf, verarbeiten diese und können die daraus gewonnene Energie durch ihre enge Verbindung an die Neurone effektiv weitergeben. Nervenzellen haben einen sehr hohen Energieverbrauch und diese Verbindung stellt ihnen konstant Energie zur Verfügung.

 

…im nächsten Monat
Die nächste Kolumne beschäftigt sich mit den am häufigsten vorkommenden Zellen des menschlichen Gehirns: den Astrozyten

Text: Vieri Failli, Verena May, Rosi Lederer
Grafiken: Vieri Failli