Im Dickicht des Gehirns - Wie Axone sich verzweigen
Vorherige Untersuchungen der Forschungsgruppe von Prof. Rathjen hatten die Komponenten eines Signalwegs aufgeklärt, der mit Hilfe eines Signalmoleküls (cGMP) eine spezielle Form der Verzweigung von Axonen der Nervenzellen in den Hinterwurzelganglien vor ihrem Eintritt in das Rückenmark kontrolliert. Aktiviert wird dieser Signalweg durch Andocken des Faktors CNP (Natriuretisches Peptid C) an seinen Rezeptor (Npr2) auf der Oberfläche des Axons, was die Produktion von cGMP im Zellinneren auslöst. Dieses Signalmolekül aktiviert dann eine von ihm abhängige Proteinkinase (cGKIalpha), die als Schalter für verschiedene Zielproteine dient. Fehlt eine dieser Komponenten in der Signalkette ist die Verzweigung der Axone gestört.
Ausgehend von diesen Erkenntnissen konnten Dr. Gohar Ter-Avetisyan, Prof. Rathjen und Dr. Hannes Schmidt jetzt weiter zeigen, dass dieser Signalweg auch für die Verzweigung der Axone sogenannter kranialer (lat: cranium – Schädel) sensorischer Nervenzellen bei ihrem Eintritt in das Stammhirn entscheidend ist. Diese Neuronen spielen unter anderem eine Rolle für den Gehör- und Gleichgewichtssinn sowie für die Aufnahme von Tastinformationen, zum Beispiel für die Weiterleitung von Reizen, die über Tasthaare an der Mäuseschnauze wahrgenommen werden.
Um den Effekt von fehlendem cGMP auf die Verzweigung dieser Nervenzellen zu untersuchen, entwickelten die MDC-Forscher transgene Mäuse, die eine Anfärbung einzelner Neurone im Nervengeflecht des Gehirns ermöglichen. Es zeigte sich, dass ähnlich wie bei den Nervenzellen der Hinterwurzelganglien auch die Verzweigung von Axonen kranialer sensorischer Neuronen bei ihrem Eintritt in das Stammhirn durch die CNP-aktivierte cGMP-Signalkaskade gesteuert wird.
Als nächstes wollen die Forscher jetzt mit Hilfe eines Mausmodells, das es ermöglicht, diesen Signalweg ausschließlich in sensorischen Neuronen auszuschalten, untersuchen, wie sich die fehlende Verzweigung auf die Verarbeitung sensorischer Signale auswirkt.
*Bifurcation of Axons from Cranial Sensory Neurons Is Disabled in the Absence of Npr2-Induced cGMP Signaling
Gohar Ter-Avetisyan, Fritz G. Rathjen, and Hannes Schmidt
Max Delbrück Center for Molecular Medicine, 13092 Berlin, Germany
Wie es manchmal schwerfällt, im dichten Wald einen einzelnen Baum zu erkennen, so ist es auch kompliziert, im Dickicht des Gehirns einzelne Nervenzellen anzufärben. Das ist Forschern des Max-Delbrück-Centrums mit Hilfe gentechnisch veränderter Mäuse gelungen. Sie konnten einzelne kraniale sensorische Neurone sichtbar machen und zeigen, wie sich deren Axone bei einer normalen Maus verzweigen (links). Bei einer transgenen Maus, bei der ein Rezeptor (Npr2) auf der Oberfläche des Axons ausgeschaltet ist, können sich die Axone beim Einwachsen in das embryonale Stammhirn nicht mehr aufspalten (Mitte). Die schematische Darstellung fasst die Verzweigung der Axone (links) und den Verlust der Verzweigung (rechts) zusammen. (Abbildung/ Copyright: Gohar Ter-Avetisyan, Fritz G. Rathjen, Hannes Schmidt)
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Barbara Bachtler
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