Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Lieferung auf Abruf: Neue Form der Zellkommunikation im Gehirn entdeckt

11.07.2013
Gliazellen senden auf Anforderung „Care-Pakete“ mit schützenden Proteinen und genetischer Information an Nervenzellen

Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) haben eine neue Form der Kommunikation zwischen verschiedenen Zelltypen im Gehirn entdeckt. Dabei interagieren Nervenzellen mit benachbarten Gliazellen, und es kommt zu einem Transfer von Proteinen und genetischer Information.


Die Wissenschaftler der JGU konnten zeigen, dass die Exosomen von den Nervenzellen aufgenommen werden und diese dadurch vor Stress schützen.
Abb.: Abteilung Molekulare Zellbiologie, JGU

Dadurch werden die Nervenzellen vor ungünstigen Wachstumsbedingungen und Stress geschützt. Die Studie der Mainzer Zellbiologen zeigt, wie die wechselseitige Kommunikation zwischen den verschiedenen Zelltypen dazu beiträgt, die Funktionsfähigkeit der Neuronen zu erhalten. Die Forschungsarbeiten wurden vor kurzem im renommierten Fachjournal PLoS Biology veröffentlicht.

Die Funktion des Gehirns beruht auf der Kommunikation zwischen elektrisch erregbaren Nervenzellen und den umgebenden Gliazellen, die im Gehirn vielfältige Aufgaben übernehmen. Oligodendrozyten sind eine Art von Gliazellen, die um die Axone der Nervenzellen eine isolierende Myelin-Hülle aufbauen. Unabhängig von dieser Isolierung erhalten Neuronen von Oligodendrozyten eine bisher nicht vollständig verstandene Versorgung. Ist diese Versorgung nicht mehr verfügbar, können Axone absterben. Dieser Prozess wird bei vielen Myelinerkrankungen, wie z.B. der Multiplen Sklerose, beobachtet und führt zum endgültigen Verlust der Erregungsübertragung durch die Nerven.

Oligodendrozyten können, wie andere Zelltypen auch, kleine Vesikel abgeben. Diese membranumschlossenen Transportcontainer enthalten neben Lipiden und Proteinen auch Ribonukleinsäuren, also genetische Informationen. Carsten Frühbeis, Dominik Fröhlich und Wen Ping Kuo haben in ihrer Studie in der Abteilung Molekulare Zellbiologie der JGU festgestellt, dass die als „Exosomen“ bezeichneten Nanovesikel von den Oligodendrozyten als Antwort auf neuronale Signale abgegeben und von den Neuronen aufgenommen werden, um dann für deren Stoffwechsel zur Verfügung zu stehen. „Das funktioniert nach dem Prinzip ‚Lieferung auf Abruf‘“, beschreibt Studienleiterin Dr. Eva-Maria Krämer-Albers den Prozess. „Wir glauben, dass es sich dabei um ‚Care-Pakete‘ handelt, die von den Oligodendrozyten zu den Neuronen geschickt werden.“

In Zellkulturen hat die Forschergruppe herausgefunden, dass die Freisetzung von Exosomen durch den Neurotransmitter Glutamat ausgelöst wird. Durch eine Markierung mit Reporter-Enzymen konnten die Forscher auf elegante Weise darstellen, dass die kleinen Vesikel ins Innere der Neuronen aufgenommen werden. „Das ganze Paket von Substanzen einschließlich der genetischen Information wird offenbar von den Neuronen verwertet“, erläutert Krämer-Albers. Werden die Neuronen unter Stress gesetzt, geht es den mit „Care-Paketen“ versorgten Zellen anschließend besser. „Die Versorgung trägt zum Schutz der Neuronen bei und bewirkt wahrscheinlich auch eine Neusynthese von Proteinen“, erklären Carsten Frühbeis und Dominik Fröhlich. Zu den Substanzen, die sich in den Exosomen befinden und in die Neuronen geschleust werden, gehören beispielsweise protektive Proteine wie Hitzeschock-Proteine, glykolytische Enzyme und Enzyme, die den oxidativen Stress abbauen.

Die Studie zeigt, dass Exosomen der Oligodendrozyten an einer neuartigen, bidirektionalen Zellkommunikation beteiligt sind, die für den dauerhaften Erhalt der Nervenfasern von Bedeutung ist. „Eine solche Interaktion zwischen den Zellen des Nervensystems, bei der ein ganzes Paket von Substanzen, einschließlich genetischer Information, ausgetauscht wird, war bisher nicht bekannt“, fasst Krämer-Albers die Ergebnisse zusammen. „Exosomen erinnern somit an Viren, mit dem kleinen Unterschied, dass sie den Zielzellen keinen Schaden zufügen, sondern einen Vorteil bringen.“ In Zukunft hoffen die Forscher, Exosomen als mögliche „Cure“-Pakete für Therapien von Nervenerkrankungen zu erschließen.

Abbildungen:
http://www.uni-mainz.de/bilder_presse/10_zellbiologie_exosom_01.jpg
Exosomen (roter Pfeil) sind kleine Vesikel, die Proteine und Nukleinsäuren enthalten. Man findet sie häufig in enger Nachbarschaft zu den Fortsätzen von Nervenzellen, wo sie ideal positioniert sind, um protektive Substanzen zu übermitteln.

Abb.: Abteilung Molekulare Zellbiologie, JGU

http://www.uni-mainz.de/bilder_presse/10_zellbiologie_exosom_02.jpg
Die Wissenschaftler der JGU konnten zeigen, dass die Exosomen von den Nervenzellen aufgenommen werden und diese dadurch vor Stress schützen.

Abb.: Abteilung Molekulare Zellbiologie, JGU

Veröffentlichung:
Carsten Frühbeis, Dominik Fröhlich, Wen Ping Kuo et al.
Neurotransmitter-Triggered Transfer of Exosomes Mediates Oligodendrocyte-Neuron Communication
PLoS Biology, 9. Juli 2013
DOI: 10.1371/journal.pbio.1001604
Weitere Informationen:
Dr. rer. nat. Eva-Maria Krämer-Albers
Abteilung Molekulare Zellbiologie und Biologie für Mediziner
Fachbereich Biologie
Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU)
D 55099 Mainz
Tel. +49 6131 39-26257
Fax +49 6131 39-23840
E-Mail: alberse@uni-mainz.de
http://www.uni-mainz.de/FB/Biologie/Molekulare-Zellbiologie
Weitere Links:
http://www.plosbiology.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pbio.1001604 (Article)

http://www.plosbiology.org/ (Article bei den Weekly Editors' Picks)

Petra Giegerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-mainz.de/FB/Biologie/Molekulare-Zellbiologie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur
17.08.2017 | Deutsches Krebsforschungszentrum

nachricht Magenkrebs: Auch Bakterien können Auslöser sein
17.08.2017 | Charité – Universitätsmedizin Berlin

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: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Scharfe Röntgenblitze aus dem Atomkern

17.08.2017 | Physik Astronomie

Fake News finden und bekämpfen

17.08.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Effizienz steigern, Kosten senken!

17.08.2017 | Messenachrichten