Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nur keine Hemmungen

18.05.2006
Wie hemmende Signalübertragung zwischen Nervenzellen die Entwicklung steuert

Ein digitales System benötigt für die Verarbeitung und Speicherung von Informationen lediglich die Signale für zwei Zustände, "Ein" und "Aus". Die Funktionsweise unseres Gehirns entspricht in vieler Hinsicht zwar nicht der eines Computers, aber es enthält zwei Haupttypen von Nervenzellen, deren Signale ebenfalls "Ein" oder "Aus" bedeuten und deshalb von der Empfängerzelle entweder weitergeleitet werden oder deren Signalleitung hemmen. Für die Entwicklung und die Funktion des gesamten Nervensystems ist das Zusammenspiel von solchen stimulierenden und hemmenden Signalen entscheidend. Unterbindet man die Funktion der hemmenden Neuronen, so entstehen bereits früh in der Embryonalentwicklung schwere Entwicklungsdefekte, und zwar auch außerhalb des Nervensystems, wie eine jüngst veröffentlichte Studie aus dem Max-Planck-Institut für experimentelle Medizin in Göttingen zeigt (Neuron, 18. Mai 2006).


Nervenzelle aus dem Rückenmark von VIAAT-Mausmutanten. Die gelben Punkte stellen strukturell intakte Synapsen zwischen Nervenzellen dar, die entgegen der bisher gängigen Lehrmeinung auch in Abwesenheit von GABA- und Glyzinfreisetzung normal gebildet werden. Bild: Max-Planck-Institut für experimentelle Medizin

GABA und Glyzin sind die im zentralen Nervensystem von Säugetieren am weitesten verbreiteten hemmenden Botenstoffe. Sie werden auch als inhibitorische Neurotransmitter bezeichnet. Nervenzellen, die an ihren Kontakten mit anderen Nervenzellen, den so genannten Synapsen, GABA oder Glyzin freisetzen, hemmen damit in der Regel die Signalweitergabe der Empfängerzelle.

Die meisten inhibitorischen Nervenzellen setzen entweder nur GABA oder nur Glyzin frei. Es gibt allerdings besonders im Rückenmark während der Entwicklung des Nervensystems auch "zweisprachige" Nervenzellen, die ein Gemisch aus GABA und Glyzin freisetzen. Diese Nervenzell-Mischformen, die sehr wichtig für die normale Entwicklung des Rückenmarks zu sein scheinen, haben die Hirnforscher viele Jahre lang vor ein Rätsel gestellt. In der Regel sind Nervenzellen nämlich auf einen Neurotransmittertyp spezialisiert, den sie mit Hilfe spezieller Transportproteine in kleine membranumschlossene Vesikeln pumpen, dort speichern und dann freisetzen.

... mehr zu:
»GABA »Glyzin »Nervensystem »Nervenzelle

Sonja Wojcik und Jeong-Seop Rhee aus der Abteilung Molekulare Neurobiologie am Max-Planck-Institut für experimentelle Medizin in Göttingen haben zusammen mit Kollegen aus Kaiserslautern und Houston (Texas, USA) herausgefunden, wie es bestimmten Nervenzellen gelingt, GABA und Glyzin gemeinsam freizusetzen. Die Forscher entdeckten, dass ein und dasselbe Transporterprotein dazu in der Lage ist, GABA und Glyzin in Vesikeln zu speichern - ein für klassische Neurotransmitter absolut untypischer Fall. Bei genetisch veränderten Mäusen, denen das Gen für dieses als VIAAT bezeichnete Transportprotein fehlt, kommt nämlich sowohl die GABA- als auch die Glyzin-Freisetzung zum Erliegen.

Doch nicht nur das Rätsel um die gleichzeitige Freisetzung von GABA und Glyzin aus den "zweisprachigen" Nervenzellen des Rückenmarks konnten die Göttinger Wissenschaftler lösen. Sie räumen in ihrer Arbeit auch noch mit einer herkömmlichen Lehrbuchmeinung auf, nach der insbesondere die Freisetzung von GABA aus Nervenzellen eine wichtige Rolle bei deren Wachstum und Reifung spielt. Ohne diese GABA-Freisetzung, so die bisherige Vorstellung, verharren Nervenzellen in einem unreifen Zustand und können keine intakten Synapsen untereinander knüpfen. Wojcik und Rhee widerlegen nun dieses Dogma. Ihre Forschungen an VIAAT-Mausmutanten zeigen, dass sich Nervenzellen auch bei kompletter Blockade der Freisetzung von GABA und Glyzin relativ normal entwickeln und strukturell intakte Synapsen aufbauen.

Funktionsfähig ist das Gehirn ohne GABA- und Glyzin-Freisetzung jedoch nicht. Mäuse ohne VIAAT sind völlig bewegungsunfähig und zeigen außerdem zwei auffällige Entwicklungsdefekte: eine Gaumenspalte und einen Nabelbruch (Omphalocele), bei dem der Darm außerhalb der Bauchhöhle in der Nabelschnur verbleibt. Beide Fehlentwicklungen, die auch beim Menschen häufig auftreten, werden durch die Lähmung der mutanten Mäuse begünstigt. Allerdings scheint zumindest der Nabelbruch in den VIAAT-Mausmutanten direkt durch das Fehlen der GABA- und Glyzin-Freisetzung verursacht zu werden, denn auch andere Mutationen, die die Funktion von GABA und Glyzin stören, führen zu einem Nabelbruch. "Eine gestörte inhibitorische Signalübertragung im Nervensystem kann also eine Ursache für eine fehlerhafte embryonale Darmentwicklung sein", so Sonja Wojcik. Ob und wie diese Erkenntnisse zur Behandlung von Patienten herangezogen werden können, sei allerdings noch nicht absehbar.

Originalveröffentlichung:

Sonja M. Wojcik, Shutaro Katsurabayashi, Isabelle Guillemin, Eckhard Friauf, Christian Rosenmund, Nils Brose, and Jeong-Seop Rhee
A Shared Vesicular Carrier Allows Synaptic Corelease of GABA and Glycine.
Neuron 50, 575-587 (2006)

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: GABA Glyzin Nervensystem Nervenzelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Spot auf die Maschinerie des Lebens
23.08.2017 | Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, Erlangen

nachricht Immunsystem kann durch gezielte Manipulation des Zellstoffwechsels reguliert werden
23.08.2017 | Medical University of Vienna

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich

Bereits lange vor dem Studienabschluss haben vier Studenten des PFH Hansecampus Stade ihr ingenieurwissenschaftliches Können eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Malte Blask, Hagen Hagens, Nick Neubert und Rouven Weg haben bei einem internationalen Wettbewerb der American Helicopter Society (AHS International) den zweiten Platz belegt. Ihre Aufgabe war es, eine Designstudie für ein helikopterähnliches Fluggerät zu entwickeln, das 24 Stunden an einem Punkt in der Luft fliegen kann.

Die vier Kommilitonen sind im Studiengang Verbundwerkstoffe/Composites am Hansecampus Stade der PFH Private Hochschule Göttingen eingeschrieben. Seit elf...

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die Zukunft des Leichtbaus: Mehr als nur Material einsparen

23.08.2017 | Veranstaltungen

Logistikmanagement-Konferenz 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Spot auf die Maschinerie des Lebens

23.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die Sonne: Motor des Erdklimas

23.08.2017 | Physik Astronomie

Entfesselte Magnetkraft

23.08.2017 | Physik Astronomie