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News: Ohne Glia kein Kontakt

Jahrzehntelang galten Gliazellen 'nur' als Versorger, Müllabfuhr und Isolatoren für Nervenzellen. Nun treten sie aus dem Schatten ins Rampenlicht: Ohne sie bilden Neuronen offenbar keine Synapsen, auch wenn sie alle Bausteine dafür parat haben - die Gliazellen müssen den Startschuss geben.
Nervenzellen kommunizieren entweder elektrisch oder chemisch. Als Verbindungsstelle benutzen sie so genannte Synapsen, an denen sie entweder den Strom von der Sender- zur Empfängerzelle direkt weitergeben oder einen Botenstoff ausschütten beziehungsweise aufnehmen. Ohne diese Verständigung bewegt sich in unserem Körper rein gar nichts.

Solche wichtigen Zellen müssen gut versorgt werden. Dafür sind sie von Gliazellen umhüllt, die als Stütze dienen, die Nervenzellen ernähren und wie eine Müllabfuhr beschädigte Zellen entsorgen. An der Weitergabe der Nervensignale sind sie nur indirekt beteiligt, indem sie als Scheidenzellen die Nervenbahnen umhüllen und so eine sprungartige Erregungsleitung ermöglichen. Doch dieses Schattendasein dürfte für die Gliazellen nun vorbei sein. Denn wie Wissenschaftler um Ben Barres von der Stanford University nun festgestellt haben, spielen die Helfer im Hintergrund eine ganz entscheidende Rolle dafür, dass Neuronen untereinander überhaupt in Kontakt treten.

Schon 1997 fand Barres' Arbeitsgruppe heraus, dass Astrocyten, die häufigste Gruppe von Gliazellen im Gehirn, sich offenbar auch auf das Kommunikationsvermögen von Nervenzellen auswirken: Züchteten sie die Nervenzellen in Anwesenheit von Astrocyten, reagierten die Neuronen 10-mal empfindlicher auf Signale als isoliert aufgezogene Neuronen. Die Forscher konnten sich das Phänomen damals nicht erklären. Seitdem führten sie eine ganze Reihe von Versuchen mit Nervenzellen aus der Netzhaut durch, die sich in der Petrischale recht problemlos mit und ohne Gliazellen kultivieren lassen.

Sie kamen der wichtigen Aufgabe der Gliazellen auf die Spur, als sie verschiedene Proteine anfärbten, welche die Neuronen für den Bau von Synapsen verwenden. Mit verschiedensten Analysemethoden erhielten sie immer wieder dasselbe Ergebnis: Die Nervenzellen mit benachbarten Astrocyten hatten diese Proteine in siebenmal so vielen Synapsen gespeichert wie ihre allein aufgezogenen Geschwister. Und obwohl die Synapsen beider Zellkulturen unter dem Mikroskop gleich aussahen, alle Nervenzellen also die nötigen Bausteine zur Verfügung hatten, blieben die isolierten Neuronen in ihrer Entwicklung stecken: Sie brauchten ein Startsignal für den Synapsenbau, das offensichtlich von den Astrocyten stammt.

"Jedesmal, wenn wir eine neue Technik einsetzten, sahen wir denselben siebenfachen Anstieg", berichtet Barres. Und die Gliazellen regen die Nervenzellen nicht nur an, Synapsen zu bilden, sie helfen ihnen auch dabei, sie zu erhalten. Denn als die Forscher die Gliazellen aus einigen Kulturen entfernten, schalteten die Nervenzellen innerhalb weniger Tage ihre Synapsen einfach ab.

Diese in-vitro-Ergebnisse passen nach Erik Ullian von der Arbeitsgruppe gut zu dem Bild, das Forscher von der Entwicklung des Gehirns in vivo haben. Denn auch hier senden Nervenzellen sehr früh ihre Fortsätze an die entsprechenden Zielstellen, doch ihre Synapsen bilden sie erst einige Tage später – zur selben Zeit, wenn die Astrocyten reifen.

Nächster Schritt für Wissenschaftler ist nun, das Signal zu finden, mit dem die Gliazellen den Neuronen den Startschuss geben. Charles Stevens vom Salk Institute for Biological Sciences hofft, dass sich dann zum Beispiel klären lässt, wie Nervenzellen Erinnerungen festigen. Denn hier werden momentan zwei verschiedene Vermutungen diskutiert: Zum einen könnten sich neue Synapsen bilden, zum anderen bestehende verstärken. Vielleicht steckt hier dieselbe Botschaft der Gliazellen dahinter.

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