Myelin macht Reize schnell: Mechanismen der Myelinbildung im zentralen Nervensystem aufgeklärt

Untersuchungen der Abteilung Molekulare Zellbiologie im Journal of Cell Science und Journal of Cell Biology publiziert

04.06.2008

Damit Nervenzellen effizient Informationen über weite Distanzen übermitteln können, hat sich bei höheren Organismen die sog. saltatorische Erregungsleitung entwickelt. Diese wird ermöglicht, indem die zur Reizweiterleitung spezialisierten axonalen Fortsätze der Nervenzellen in bestimmten Abständen von Myelin, einer Art Isolierschicht, umgeben sind. Im Falle von Erkrankungen wie Multipler Sklerose oder Leukodystrophien ist die Bildung bzw. die Funktion des Myelins gestört. Zwei Arbeiten aus der Abteilung Molekulare Zellbiologie des Fachbereichs Biologie an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) leisten nun einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis dieser komplexen molekularen Mechanismen der Myelinbildung.

Vereinfacht betrachtet springen bei der saltatorischen Erregungsleitung weitergeleitete Signale von einem nicht myelinisierten Bereich, dem Ranvierschen Schnürring, zum nächsten, was die Geschwindigkeit der Weiterleitung enorm erhöht. Im zentralen Nervensystem entsteht Myelin dadurch, dass Oligodendrozyten, ein bestimmter Typ von Gehirnzellen, ihre Zellfortsätze mehrfach um die Axone der Nervenzellen wickeln und einen kompakten Stapel von Zellmembranen ausbilden. Die Wissenschaftler der Abteilung Molekulare Zellbiologie der JGU nter der Leitung von Prof. Dr. Jacqueline Trotter konnten nun zeigen, welche Mechanismen zur Bildung einer intakten Myelinscheide beitragen und wie die Nervenzellen Ort und Zeitpunkt der Myelinproduktion steuern.

Zum einen wurde in einer im Fachmagazin Journal of Cell Science veröffentlichten Arbeit gezeigt, dass ein endozytischer Recycling-Zyklus von Myelinproteinen für die spezifische Ausbildung von Myelindomänen von Bedeutung ist. Dabei werden die Proteine zunächst zur Zelloberfläche transportiert. Von dort werden sie durch Endozytose wieder in die Zelle aufgenommen, um in verschiedene Membrandomänen sortiert zu werden, die anschließend wieder an die Zelloberfläche gelangen. Dieser "Membranumbau" scheint notwendig für die korrekte Bildung einer intakten Myelinscheide.

Weiterhin wurde im renommierten Journal of Cell Biology ein neuer Signalweg vorgestellt, der von der Interaktion eines neuronalen und eines oligodendroglialen Oberflächenmoleküls über die Aktivierung eines für die Myelinisierung essenziellen Signalmoleküls letztlich zu der lokalen Translation eines Hauptmyelinproteins im Oligodendrozyten führt. Diese Ergebnisse beschreiben eine Möglichkeit der Nervenzelle zu beeinflussen, an welchen Stellen oder zu welchem Zeitpunkt Myelin synthetisiert werden soll, und verdeutlicht die entscheidende Rolle beider Zelltypen für die Ausbildung der Grundlage einer effizienten Reizweiterleitung im zentralen Nervensystem.

Die Arbeiten wurden durch das Schwerpunktprogramm "Zellpolarität" der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), Mittel der EU (STREP "Signalling and Traffic") und der European Leukodystrophy Association sowie durch das DFG-Graduiertenkolleg "Entwicklungsabhängige und krankheitsinduzierte Modifikationen im Nervensystem" gefördert.