1 Prof. Dr. Silvio O. Rizzoli 1. Stunde: Wiederholung der

Prof. Dr. Silvio O. Rizzoli
1. Stunde: Wiederholung der Eigenschaften von Neuron und Axon. Elektrische
Synapsen.
Wie bereits in früheren Vorlesungen erklärt:
• Membranen, ihre Eigenschaften und Permeabilität für verschiedene Elemente
• Organisation des Neurons: Zellkörper, Dendriten, Axonhügel, Axon
• Myelin und seine Funktion
• Generierung von Aktionspotentialen
• spannungsabhängige Na+- und K+-Kanäle
• Diese Elemente leiten Informationen in Form elektrischer Signale in der Zelle weiter.
• Um Informationen zwischen Zellen weiterzuleiten, ist eine spezialisierte
Kontaktstruktur zwischen den beiden Zellen notwendig: die Synapse.
Es gibt im Wesentlichen zwei Formen von Synapsen:
• chemische Synapsen, an denen das elektrische Signal in ein chemisches Signal
umgewandelt wird, um anschließend wieder in ein elektrisches übersetzt zu werden
• elektrische Synapsen, an denen das elektrische Signal über direkte Membrankontakte
zwischen zwei Neuronen übertragen wird
Elektrische Synapsen:
Vorteile ggü. chemischen Synapsen:
• Geschwindigkeit, Einfachheit
Nachteile ggü. chemischen Synapsen:
• begrenzte Modulierbarkeit
• Umkehrung des Signals praktisch unmöglich: Depolarisation kann nicht in
Hyperpolarisation umgesetzt werden
• elektrische Synapsen sind bidirektional, was wiederum die Modulation von Signalen
erschwert
Organisation elektrischer Synapsen:
• Gap Junctions
• 6 Connexine in jeder der beiden verbundenen Membranen formen je 1 Connexon,
auch Halbkanal (Hemichannel) genannt
• 2 Connexone gegenüberliegender Membranen bilden eine Gap Junction
• hohe Permeabilität: kleine Moleküle (von Ionen bis zu Aminosäuren) können von
einer Zelle in die andere übertreten
• zum Beispiel: Na+, K+, Ca2+, cAMP, IP3, Glucose. Welche Wirkung haben diese
Moleküle in der Nachbarzelle?
• Nachbarzellen sind, in etwa, isopotential
• Porengröße kann moduliert werden, z.B. durch pH oder elektrische Spannung
• besonders wichtig in Herzmuskelzellen und in Glia
• In Neuronen findet man sie nicht so häufig wie chemische Synapsen, aber sie könnten
für die Synchronisation bestimmter Neuronengruppen essentiell sein und können oft in
oszillierenden oder rhythmuserzeugenden Systemen gefunden werden.
Unterschiede zwischen Gap Junctions und Tight Junctions:
Tight Junctions sind Verbindungen zwischen Membranen benachbarter Zellen, deren
Funktion es ist, die Passage von Material durch das Gewebe zu verhindern. Sie schirmen das
Gewebe gegen den Ein- oder Austritt von verschiedenen Elementen ab.
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2. Stunde: Die chemische Synapse. Am Beispiel der neuromuskulären Endplatte
Skelettmuskelfasern werden durch die neuromuskuläre Endplatte erregt (Neuromuscular
Junction, NMJ). Muskeln sind efferent innerviert von Motoneuronen. Ein Motoneuron
innerviert mehrere Muskelfasern = eine motorische Einheit.
Überblick über die Struktur verschiedener Elemente prä- und postsynaptischer Zellen:
• Präsynapse: Vesikel, Mitochondrien, Aktive Zone, Mikrotubuli, Actin
• Postsynapse : Aktive Zone, Rezeptoren, Endosomen, Mitochondrien, Mikrotubuli,
Ribosomen, raues ER, Actin
• wichtiger Unterschied zwischen Prä- und Postsynapse = Proteinsynthese
Überblick über die chemische Signalübertragung an der neuromuskulären Endplatte:
• Aktionspotenziale
• über myelinisierte Nervenfasern zu NMJ geleitet
• hier sind präsynaptische Endknöpfchen, in Kontakt mit Muskelfasern
• Ca2+ steigt in der NMJ, durch spannungsabhängige Ca2+ Kanäle
• Exozytose von präsynaptischen Vesikeln [Mechanismen in 3. Stunde]
• Freisetzung von Acetylcholin
• ~200 Vesikel freigesetzt pro Endplatte, ~2-7-fach mehr als benötigt für ein
Aktionspotenzial im Muskel
• Diffusion von Acetylcholin durch den synaptischen Spalt
• Bindung an nikotnische Acetlycholinrezeptoren, AChR (im Sarkolemma); Oberfläche
ist an dieser Stelle vergrößert durch subsynaptische Einfaltungen, hohe Rezeptordichte
• Acetlycholinrezeptoren = Kationenkanäle [Mechanismen in 5. Stunde]
• Depolarisation => Endplattenpotential (exzitatorisches postsynaptisches Potential,
EPSP, ~40-70 mV), überschwellig
• Aktionspotenzial im Muskel: Depolarisation (Na+), später Repolarisation (K+)
• Acetylcholin wird durch ACh-Esterase in Acetat und Cholin gespalten; Cholin wird in
die Präsynapse gepumpt (Na+/Cholin-Kotransporter)
• AChRs können durch Tubocurarin blockiert werden. Tubocurarin ist ein kompetetiver,
reversibler Inhibitor (was bedeutet das?). Bungarotoxin, ein nicht-kompetetiver,
irreversibler Inhibitor (was bedeutet das?) kann die Rezeptoren ebenfalls blockieren.
• medizinische Anwendung von Tubocurarin-Analoga
• medizinische Anwendung von ACh-Esterase-Inhibitoren
Die entscheidenden Schritte in der Entdeckung chemischer synaptischer Signalübertragung:
• Entdeckung von mEPPs (“miniature postsynaptic potentials”) durch Sir Bernard Katz
(1940-1950)
• Summierung solcher mEPPs, resultierend in größeren Potentialen, entdeckt durch Del
Castillo und Katz (1952) und später durch Boyd und Martin (1955). Ergebnis dieser
Studien: Quanta – einzelne Einheiten, die spontanen Potentialen entsprechen; größere
Potentiale sind die Summe einzelner dieser Einheiten
• Entdeckung von Fusion synaptischer Vesikel mit der Plasmamembran durch
Elektronenmikroskopie: Couteaux and Pecot-Dechavassine, 1970; Heuser and Reese,
1973, Heuser et al., 1979
• verschiedene Experimente, die Fusion zu zeigen: Doppel-Patch-Clamp-Experimente,
durchgeführt um 2000, die Voltage-Clamp- und Kapazitätsmessungen nutzten. Was
sind diese beiden Arten von Messungen?
• fluoreszensbasierte Messungen von synaptischer Vesikelfreisetzung: pH-sensitive
GFPs und lipophile Farbstoffe
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3. Stunde: Exozytosemechanismen
Prinzipien der Membranfusion:
Gründe warum zwei Membranen nicht auf einfache Art und Weise miteinander fusionieren
können:
• Struktur (Doppelmembran)
• Präsenz von polaren (geladenen) Gruppen auf den Außenseiten von beiden
Membranen
• Folglich wird Energie benötigt um die beiden Membranen zu destabilisieren
• Zuerst wird die Membran destabilisiert
• Dann fusionieren die beiden äußeren Lipidschichten (Hemifusion)
• Drittens bildet sich die Fusionspore
• Viertens expandiert die Fusionspore
Moleküle die an der Fusion synaptischer Vesikel beteiligt sind:
• SNAREs: Synaptobrevin auf dem synaptischen Vesikel und Syntaxin/SNAP-25 auf
der Plasmamembran
• Interaktionsmechanismus: gegenseitiges Erkennen und Bildung von trans-Komplexen
• SNARE Interaktionen: umeinander Winden, Zippering, Energiefreisetzung
• Die immense Widerstandskraft des SNARE Komplexes: SDS-Resistenz,
Temperaturresistenz (70-80°C)
• Das Konzept der Hysterese bei SNARE Interaktionen
• Die Modulation der Fusion durch andere Proteine, wie z.B. Munc Proteine. Woher
kommt die unc-Namensgebung historisch?
• Was passiert mit SNARE Komplexen nach der Fusion: sie werden cis-Komplexe
• Trennung der cis-Komplexe durch ATP-ase Aktivität
Medizinisches Interesse an den SNARE Mechanismen:
• Verschiedene Clostridumtoxine spalten verschiedene SNARE Moleküle
• Medizinische Beteiligung: z.B. kosmetische Eingriffe mit Botulinumtoxin
• Tetanus: Infektionen mit Clostridium tetani, die größtenteils inhibitorische Synapsen
betreffen
• Symptome von Wundstarrkrampf: Steifheit, krampfartige Spasmen der
Skelettmuskulatur; Risus sardonicus, Opisthotonus
Weitere wichtige Elemente für die Kontrolle der Vesikelfusion:
• Auslösung durch Calcium erfordert eine gute Organisation der aktiven Zonen. Aktive
Zonen bestehen aus dichtem Material das sowohl Calciumkanäle als auch synaptische
Vesikel vereint. Die Vesikel werden also sehr nahe an die Quelle des Calciumeintritts
in die Synapse gebracht.
• Die Struktur der aktiven Zone ist immer noch unbekannt
• Was jedoch klar ist, ist dass die Vesikel als erstes an den aktiven Zonen docken
müssen
• Sie werden somit gut positioniert und können sowohl den Calciumeintritt detektieren
als auch fusionieren
• Der Calciumsensor der Vesikel ist Synaptotagmin, ein Transmembranprotein des
synaptischen Vesikels
• Der Mechanismus der Calciumdetektion: in Abwesenheit von Calcium bindet
Synaptotagmin an die Membran der synaptischen Vesikel. Es blockiert
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möglicherweise auch die SNARE Interaktionen. In Gegenwart von Calcium bindet
Synaptotagmin an Calcium Ionen und die Plasmamembran wodurch die Vesikel etwas
näher an die Membran gebracht werden und die SNAREs sich um sich winden und die
Fusion einleiten können
4. Stunde: Exozytosemechanismen
Was passiert mit den Proteinen der synaptischen Vesikel nach der Fusion mit der
Plasmamembran? Mehrere Möglichkeiten:
• Erste Möglichkeit: Die Fusionspore öffnet sich nur ein bisschen und schließt sich
wieder.
• Dieser Mechanismus heißt Kiss-and-Run. Es ist nicht offenkundig, wie das von einem
molekularen Standpunkt her passieren könnte.
• Zweite Möglichkeit: Der Vesikel kollabier in die Plasmamembran und die Moleküle
des Vesikels verbleiben als eine Gruppe, verschieden vom Rest der Membran
• Zahlreiche Experimente wurden durchgeführt um dies zu testen: z.B.
Immunfluoreszenzversuche die Synaptotagmin Antikörper verwenden und die
Moleküle mit Fluoreszenzmikroskopen sichtbar machen
• Ergebnis: Die Moleküle scheinen zusammen zu bleiben – obwohl manche
Wissenschaftler diesen Standpunkt anzweifeln und hinweisen auf:
• Die dritte Möglichkeit: Der Vesikel kollabiert in die Plasmamembran und die
Moleküle diffundieren überall in der Plasmamembran.
Egal ob die Vesikelmoleküle zusammenbleiben oder nicht müssen die folgenden Ereignisse
stattfinden um die Moleküle von der Plasmamembran zurückzuholen:
• Irgendein molekularer Mechanismus muss die Vesikelmoleküle anpeilen und sie vom
Rest der Plasmamembran unterscheiden
• Dies wird durch Moleküle, die Synaptotagmin erkennen bewerkstelligt
• Durch “Coincidence detection” binden sie Synaptotagmin nur wenn es sich auf der
Plasmamembran befindet: Sie binden sowohl Plasmamembranlipide und
Synaptotagmin gleichzeitig
• Die Synaptotagmin erkennenden Moleküle rekrutieren Clathrin
• Clathrin bildet eine dreidimensionale Struktur um die Moleküle des synaptischen
Vesikels
• Die Struktur wird zu einem fußballförmigen „Ball“, der “gecoatetes” Vesikel genannt
wird
• Schließlich wird der Vesikel durch andere Moleküle von der Plasmamembran getrennt
• Dieser Mechanismus ist derselbe, der in der Biochemie für die Endozytose von
Membranrezeptoren gelehrt wird (Transferrinrezeptor, LDL Rezeptor, EGF Rezeptor
etc.)
Ereignisse, die nach der Trennung des gecoateten Vesikels von der Plasmamembran
stattfinden:
• Der Clathrin “Coat” wird verloren. Un-coating Moleküle greifen das eine Loch im
Coat an und „schälen“die Clathrinmoleküle ab. Wo könnte sich dieses Loch befinden?
• Der Vesikel ist nun frei vom Coat. Aber ist es ein perfekter Vesikel? Er hat noch
keinen Neurotransmitter.
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• Die meisten Neurotransmitter sind kleine Moleküle: ACh, Glutamat, GABA. Sie
müssen zurück in den Vesikel gepumpt werden.
• Dies passiert oft indem ein Antiport System verwendet wird.
• Als erstes wird der Vesikel durch eine Protonenpumpe azidifiziert
• Dann werden die Protonen gegen Neurotransmitter ausgetauscht
• Nun ist das Vesikel bereit, neu zu fusionieren.
5. Stunde: postsynaptische Rezeptoren
Die Neurotransmitter-Moleküle binden an Rezeptoren der postsynaptischen Membran und
können eine Depolarisation oder eine Hyperpolarisation der postsynaptischen Zelle
verursachen. Es gibt zwei Hauptkategorien von postsynaptischen Rezeptoren:
Ionotrope Rezeptoren:
• Die Rezeptoren bilden Kanäle in postsynaptischen Plasmamembranen. Diese sind
ligandengesteuerte Ionenkanäle.
• Beispiele: nikotinische Acetylcholin-Rezeptoren, in der Plasmamembran der
Muskelzellen (Muskelfaser)
Struktur: pentamerische Proteine, die den Strom von Ionen erlauben (permeabel für
Ionen)
• Die Bindung von ACh an den AChR verursacht eine Depolarisation. Wie kommt es
dazu, wenn gleichzeitig Na+-Ionen in die Zellmembran hineinströmen und K+-Ionen
aus der Zellmembran herausströmen?
• Ein Aktionspotential wird dann in der Muskelzellen generiert. Von großer Bedeutung
ist die Lokalisation der Na+ -Kanäle für die Generierung von Aktionspotentialen: sie
sind unmittelbar unterhalb der AChR in den postsynaptischen Einfaltungen.
• Im ZNS verwenden die meisten Synapsen Glutamat als Neurotransmitter.
• Zwei Haupkategorien von Glutamat-Rezeptoren sind: AMPA- und NMDARezeptoren. Eine dritte Kategorie, die Kainat-Rezeptoren, sind den AMPARezeptoren ähnlich.
• Beim normalen Membranpotential werden die NMDA-Rezeptoren durch MagnesiumIonen blockiert.
• Die NMDA-Rezeptoren werden mehr permeabel für Ca2+ als die AMPA-Rezeptoren.
• Wie würde sich diesen Einfluss auf die Depolarisation in der Zelle auswirken?
• Viele der hemmenden Transmissionen sind durch GABA oder Glycin vermittelt.
GABAA sind ionotrope Rezeptoren. Sie sind Chlorid-selektive Poren. Welche Folge
hat das für das Zellmembranpotential?
• Der Glycin-Rezeptor ist auch ein ionotroper Rezeptor und für Chlorid-Ionen
permeabel. Diese Rezeptoren werden von Strychnin, ein pflanzliches Alkaloid,
blockiert. Welche Konsequenz folgt daraus: eine Hyper- oder eine Hypoerregbarkeit?
Metabotrope Rezeptoren:
• Typischerweise sind sie 7-Transmembrandomänen-Proteine.
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Sie werden zu einer Depolarisation oder einer Hyperpolarisation der Membran führen,
aber langsamer als die ionotrope Rezeptoren. Viele interagieren mit G-Proteinen in der
Membran.
G-Proteine bestehen aus einem Komplex von alpha-, beta- und gamma Untereinheiten.
Nach Aktivierung bindet der metabotrope Rezeptor an das G-Protein. Das G-Protein
wird in alpha -und beta/gamma-Untereinheiten dissoziiert durch den Austausch von
GDP gegen GTP (in der alpha-Untereinheit des G-Proteins). Sowohl die alpha- und
die beta-/gamma-Untereinheiten können danach mit spezifischen Effektoren
interagieren. Schließlich hydrolisiert die alpha-Untereinheit GTP zu GDP, und bindet
wieder an der beta /gamma Untereinheit solange bis zur nächsten Aktivierung.
Beispiele für G-Proteine:
Gs-gekoppelte-Rezeptoren: exzitatorisch: aktiviert das cAMP-System, indem die
Produktion cAMP von ATP stimuliert wird. Die cAMP-abhängige Proteinkinase A
(PKA) phosphoriliert viele andere Proteine.
Gi-gekoppelte-Rezeptoren: inhibitorisch, da es die Produktion von cAMP hemmt.
Gq-gekoppelte-Rezeptoren: exzitatorisch, unter Aktivierung von Phospholipase C
(PLC) wird Phosphatidylinositol-4,5-biphosphat (PIP2) in Inositoltriphosphat (IP3)
und Diacylglycerol (DAG) hydrolisiert. IP3 stimuliert die Freisetzung von Ca2+ aus
dem endoplasmatischen Reticulum.
Beispiele für metabotrope Rezeptoren
Muskarinische Acetylcholin-Rezeptoren (Agonist: Muskarin). Wird durch Atropin
blockiert.
Einige interagieren mit Gi, vor allem in Herzzellen und bewirken eine Erhöhung der
K+-Leitfähingkeit und führen somit zu einer Hyperpolarisation.
Andere interagieren mit Gq, zum Beispiel in Muskeln, die in der Akkomodation des
Auges beteiligt sind. Durch die Hemmung der K+-Leitfähigkeit bewirken sie eine
längere Depolarisation.
Metabotrope Glutamat-Rezeptoren. Typischerweise werden sie mit Gq assoziiert, aber
auch mit Gi. Sie führen zu einer Depolarisation durch die Hemmung der K+Leitfähigkeit und der Erhöhung der Na+-Leitfähigkeit. Eine Hemmung ist möglich.
GABAB-Rezeptoren. Sie interagieren mit verschiedenen G-Proteine (i, o). In dem
ZNS, führt die Aktivierung von K+-Kanäle zu einer Hyperpolarisation.
6. Stunde: Synaptische Integration: Summation, Inhibition
Synaptische Integration= Summe der Information von mehreren Neuronen. Beide
exzitatorische und inhibitorische Signale können summiert werden.
Arten der Summation:
• Divergenz: die Information von einem Neuron wird zu mehreren Neuronen
übertragen.
• Konvergenz: Die Information von mehreren Neuronen wird auf ein einziges Neuron
übertragen.
• Zeitliche Summation: eine Synapse feuert mehrmals nacheinander und depolarisiert
(oder hyperpolarisiert) damit stark die postsynaptische Zelle.
• Räumliche Summation: zwei oder mehrere Synapsen aus verschiedenen Neuronen
feuern gleichzeitig auf die gleiche postsynaptische Zelle.
Beispiele für Summation und synaptische Integrationsprozesse:
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Reziproke/antagonistische Hemmung in Muskeln:
• Ein Muskel wird ausgedehnt.
• Muskelspindelnafferenzen werden dadurch aktiviert und bilden erregende Synapsen
(Transmitter: Glutamat) mit alpha-Motoneuronen der Agonisten und der
glycinergischen Interneuronen.
• Die Interneuronen inaktivieren über Glycin die Alpha-Motoneuronen der
Antagonisten
• Bedeutung: die Aktivierung des Agonisten führt in wenigen Zehnteln von
Millisekunden zu einer Hemmung der ipsilateralen Antagonisten
Solche Effekte werden für die Lokomotion benutzt:
• Viel komplexer, mehr als nur einfache Aktivierung und Hemmung von einzelnen
Synapsen.
• Die Bewegung erfolgt durch komplexe Abfolgen von Kontraktionen der
Beinmuskulatur.
• Die rhythmische Aktivität wurde 1911 von Graham Brown entdeckt.
• Spinale Rhythmusgeneratoren: für das rhythmisches Gehen, Laufen oder Schwimmen.
• Zentraler Muskelgenerator (Central pattern generator, CPG) genannt
• Wird in die Vorlesungen über „Muskel und Motorik“ weiter diskutiert
Laterale Hemmung/Inhibition in Sensorik:
• Neurone in visuellen und somatosensorischen Systemen werden z.B. in das Zentrum
ihres rezeptiven Feldes erregt und von einem mehr oder minder großen und
ebensolchen regelmäßig geformten Umfeld gehemmt.
• Die primären Afferenzen von diesem Bereich sind mit Interneuronen verbunden, die
an den betreffenden zentralen Neuronen hemmende Synapsen bilden.
• Kontrastverschärfung.
• Wichtig z.B für die Augen: Information über die Helligkeitsunterschiede im Bild wird
geliefert => also über die Begrenzungen einzelner Bildelemente (viel wichtiger als die
Information über die absolute Helligkeit).
• Die laterale Hemmung ermöglicht eine präzise Somatotopie im sensorischen Kortex.
7. Stunde: Synaptische Plastizität
Lernen: durch Wachstum und Verbindungen von Nervenzellen (Plastizität)
Hebb-Regel: „Wenn ein Axon des Neurons X nahe genug an einem Neuron Y liegt, so dass
Zelle Y wiederholt von Neuron X erregt wird, so wird die Effizienz von Neuron X für die
Erregung von Neuron Y durch einen Wachstumprozess oder eine Stoffwechseländerung in
beiden (oder einem der beiden) Neuronen erhöht“.
Möglichkeiten von Plastizität:
• Veränderung synaptischer Transmission
• Veränderungen der Modulation von Interneuronen
• Bildung neuer Synapsen
Bekannte Mechanismen:
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Langzeitpotenzierung (LTP)
• Am Anfang: Normale synaptische Übertragung
• NMDA-Rezeptoren sind durch Mg2+ blockiert
• Nur AMPA-Rezeptoren sind aktiv => Na+-Einstrom => Erregung
• Durch starke, wiederholte Erregung werden NMDA-Rezeptoren de-blockiert
• Ca2+-Einstrom
• CaM-Kinase wird über Calmodulin aktiviert
• AMPA-Rezeptoren werden phosphoryliert (durch CaM-Kinase)
• => Steigerung der postsynaptischen Antwort
• Auch Einbau von Rezeptoren in post-synaptische aktive Zonen, die vorher
internalisiert in Endosomen vorlagen
• Später auch de novo Proteinsynthese, z.B. von Rezeptoren. [Prä- oder postsynaptisch?]
• Die dendritischen Spines wachsen dadurch und werden stärker
• Ergebnis: Verstärkung von Synapsen und Mobilisierung ruhender Synapsen durch
Einbau zusätzlicher Rezeptoren.
• Homosynaptische Langzeitpotenzierung: nur die stimulierte Synapse wird verstärkt
• Heterosynaptischen Langzeitpotenzierung: Verstärkung von nicht stimulierten
Synapsen an demselben Neuron
Langzeitdepression (LTD)
• Am Anfang: Normale synaptische Übertragung.
• Durch Glutamat werden metabotrope Rezeptoren aktiviert
• G-Proteine aktivieren Phospholipase C
• PIP2 wird in IP3 und DAG gespalten
• IP3 öffnet Kanäle im ER (endoplasmatischen Retikulum) und setzt Ca2+ frei
• DAG aktiviert Protein Kinase C
• => Erhöhung der intrazellulären Ca2+-Konzentration
• synaptische Depression.
Andere Arten synaptischer Änderungen: Beispiel von Autoimmunität:
• Myasthenia gravis. Symptome: Ptosis, Muskelermüdung
• Autoimmunreaktion, Lebenszeit der AChRs im Muskel wird stark verkürzt.
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8. Stunde: Gliazellen
Die Zahl der Gliazellen im Gehirn ist fünf- bis zehnmal höher als die Zahl der Neuronen.
Es gibt verscheiedene Typen von Gliazellen (Astrozyten, Oligodendrozyten and Mikroglia),
die aber alle einige Eigenschaften teilen:
• Ihr Membranpotential ist stark negativ (zwischen -80 und -90 mV)
• Sie sind nicht erregbar (können keine Aktionspotentiale ausbilden)
• Sie haben keine spannungs-abhängigen Na+-Kanäle
• Sie haben metabolische Funktionen und helfen Neuronen, ihre Aufgaben zu
bewältigen
Astrozyten:
• Groß, sternförmig, mit vielen Endfüßchen (Fortsätze)
• Sie kontaktieren sowohl Neurone als auch Blutgefäße
• Sind wirken beim Austausch von Subtraten wie Aminosäuren und Zuckern mit und
auch von Molekülen, die bei der Neurotransmitterproduktion eine Rolle spielen
• Astrozyten haben Neurotransmitter-Rezeptoren und werden daher bei synaptischer
Aktivität stimuliert. Die Auswirkungen dieser Stimulation sind noch nicht bekannt.
• Ihre Fortsätze umschließen die Synapsen, bis hin zum synaptischen Spalt
• Einige Wissenschaftler betrachten Astrozyten als die “dritte Zell” der Synapse
• Sie seien an Prozessen wie der Regulierung der Diffusion von Neurotransmittern aus
dem synaptischen Spalt beteiligt. Sie können Neurotransmitter nach der Exozytose mit
Hilfe von Neurotransmitter-Transportern aufnehmen um sicherzustellen, dass diese
nicht im synaptischen Spalt verbleiben
• Mutationen in Glutamat-Transportern von Gliazellen führt zum Tod. Warum? Was
passiert, wenn Glutamat nicht aus den Regionen um Synapsen herum entfernt wird?
Excitotoxizität.
• Können auch K+ aufnehmen, das von Neuronen freigesetzt wird = räumlicher K+Puffer. Wie könnte die K+-Aufnahme funtionieren?
Oligodendrozyten
• Sie bilden die Myelinscheide aus, die die Axone im ZNS ummantelt
• Ein Oligodendrozyt can mehrere Axone myelinisieren
• Störungen der Oligodendrozyten gehören zu den Hauptauslösern von Multipler
Sklerose
• Es handelt sich dabei um eine Autoimmunerkrankung, die durch die Zerstörung der
Myelinscheide durch Makrophagen charakterisiert ist
• Dies führt zu einer Blockade der Neurotransmission. Wie?
Symptome: Empfindungsstörungen, beispielsweise Sehstörungen, Parese spastische
Störungen
Mikroglia
• Sie sind die Makrophagen des Gehirns
• Wie alle Makrophagen können sie zu verschiedenen Stellen wandern
• Nach Aktivierung können sie sich schnell vermehren
• Sie könne phagozytieren und unerwünschte Zellen (Bakterien) zerstören
• Sie können sich anhäufen, beispielsweise in Amyloid-Plaques bei Alzheimer. Wie?
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