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Multifunktionale Vesikel unterstützen Nervenzellen

01.10.2014

Neuronen reagieren auf drei grundlegenden Ebenen auf die Versorgungsleistung von Exosomen

Für die Funktion von Nervenzellen spielen kleine Vesikel, die schützende Stoffe enthalten und sie an die Nervenzellen abgeben, offenbar eine wichtige Rolle. Wie Zellbiologen der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) festgestellt haben, können Nervenzellen die Minivesikel von benachbarten Gliazellen anfordern und sich so gegen Stress und andere ungünstige Bedingungen wappnen.


Neuronen (blau), die Exosomen (grün) aufgenommen haben, zeigen eine verstärkte Präsenz des Enzyms Katalyse (rot), das vor Peroxiden schützt.

Foto: Abteilung Molekulare Zellbiologie, JGU


Kultivierte Neuronen auf einem Chip zur Multi-Elektroden-Ableitung: Die Elektroden registrieren die elektrischen Impulse der Neuronen.

Foto: Abteilung Molekulare Zellbiologie, JGU

Die Vesikel, Exosomen genannt, scheinen dabei die Neuronen auf verschiedenen Ebenen zu stimulieren: sie beeinflussen die elektrische Erregungsleitung, die biochemische Signalübertragung und die Genregulation. Exosomen sind damit multifunktionale Signalgeber, die einen bedeutenden Einfluss auf das Gehirn ausüben können.

Die Mainzer Wissenschaftler haben in einer früheren Studie bereits beobachtet, dass Oligodendrozyten nach entsprechender Stimulation Exosomen ausschütten, die von den Neuronen aufgenommen werden und die neuronale Stresstoleranz verbessern.

Oligodendrozyten sind eine Art von Gliazellen, die um die Axone der Nervenzellen eine isolierende Myelinhülle aufbauen. Die Exosomen transportieren protektive Proteine wie Hitzeschock-Proteine, glykolytische Enzyme und Enzyme, die den oxidativen Stress abbauen, von einem Zelltyp zum anderen, übertragen aber auch genetische Informationen in Form von Ribonukleinsäuren.

„Wie wir jetzt in Zellkulturen festgestellt haben, agieren die Exosomen auf einer ganzen Bandbreite“, erklärt Dr. Eva-Maria Krämer-Albers den Prozess. Mit ihrer Versorgungsleistung regen die kleinen Bläschen die Nervenzellen nicht nur zu einer stärkeren elektrischen Aktivität an, sondern beeinflussen sie auch auf biochemischer und genregulatorischer Ebene.

„Die Breite der Wirkungsweise der Exosomen ist beeindruckend“, so Krämer-Albers. Die Wissenschaftler hoffen, dass das Verständnis dieser Prozesse dazu beitragen kann, neue Wege für die Behandlung neuronaler Erkrankungen aufzuzeigen. Im nächsten Schritt soll die Wirkung der Vesikel im Gehirn von lebenden Organismen dargestellt werden.

Veröffentlichung:
Dominik Fröhlich, Wen Ping Kuo, Carsten Frühbeis et al.
Multifaceted effects of oligodendroglial exosomes on neurons: impact on neuronal firing rate, signal transduction and gene regulation
Philosophical Transactions of the Royal Society B, 18. August 2014
DOI: 10.1098/rstb.2013.0510

 
Weitere Informationen:
Dr. rer. nat. Eva-Maria Krämer-Albers
Abteilung Molekulare Zellbiologie und Biologie für Mediziner
Fachbereich Biologie
Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU)
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://rstb.royalsocietypublishing.org/content/369/1652/20130510 (Abstract)
http://www.uni-mainz.de/presse/57027.php (Pressemitteilung „Neue Form der Zellkommunikation im Gehirn entdeckt”)

Petra Giegerich | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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