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Neurowissenschaft: Unterschätze Multitalente

Lange wurden Gliazellen als Stützen für die Neuronen und Klebstoff des Gehirns verkannt. Allmählich revidiert die Forschung jedoch das Bild von den stummen Dienern. Doch welche Funktionen haben sie wirklich?
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Die meisten Menschen halten Hirnzellen für ein Synonym von Neuronen. Dabei gibt es eine weitere Sorte: die Gliazellen. Zahlenmäßig sind sie den Neuronen weit überlegen; Forscher schätzen, dass sich im menschlichen Gehirn etwa zehnmal mehr Glia- als Nervenzellen befinden, womit sie immerhin die Hälfte des Gehirnvolumens einnehmen. Während jedoch die Neuronen seit Jahrzehnten die Stars der Forschung sind, fristen die Gliazellen eher ein Mauerblümchendasein. Warum aber sind Gliazellen so unbekannt?

Lange galten sie im Gegensatz zu den Neuronen, die immerzu an ihren Synapsen Botenstoffe ausschütten und elektrische Impulse durch das Gehirn feuern, als wahre Langweiler: Gliazellen stützen lediglich die Neuronen und halten sie als Klebstoff zusammen, so die frühere Lehrmeinung. Ähnlich aufregend ist dementsprechend ihr Name: Glia kommt aus dem Griechischen und bedeutet schlicht "Leim".

Da Glia in verschiedenen Formen vorkommt, vermuteten Wissenschaftler schon lange, dass es sich um unterschiedlichen Arten mit differenzierten Funktionen handelt. Im Laufe der letzten Jahrzehnte kam jedoch immer mehr über ihre vielfältigen Nutzen ans Tageslicht, und es stellt sich immer deutlicher heraus: So langweilig sind Gliazellen gar nicht.

Da gibt es Oligodenroglia, welche die schnelle Leitung von Impulsen ermöglicht, indem sie die Axone der Nerven in Rückenmark und Gehirn mit einer elektrischen Isolierung versieht. Die so genannte Mikroglia sorgt dagegen als Müllabfuhr der Nervenzellen für den Abtransport von Zellleichen im Gehirn. Die Ependymzellen, eine weiter Art von Glia, begrenzen das Gehirn überall dort, wo es Kontakt mit der es umgebenden Flüssigkeit hat, an deren Bildung sie ebenfalls beteiligt sind. Außerdem trennen Mauern aus Ependymzellen verschiedene Hirnregionen voneinander. Am häufigsten und auch am besten erforscht sind die Astrozyten, die ihren Namen ihrer Sternform verdanken.

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Astroglia | Astrozyten tragen ihren Namen auf Grund ihrer sternförmigen Gestalt.
Diese Zellen stützen tatsächlich die Neurone und versorgen sie darüber hinaus mit Nährstoffen aus dem Blut. Ihre Funktionen gehen jedoch weit darüber hinaus: Eine ihrer Aufgaben ist die Aufnahme von Kalium-Ionen, die von den Nerven ausgeschüttet wurden. Damit verhindern die Astrozyten, dass das Kalium dauerhaft die Neuronen in seiner Umgebung zum Feuern bringt, und ermöglichen zudem ein Recycling des Kaliums. Daneben dient Astroglia tatsächlich als Kitt, indem es Narbengewebe an Stellen bildet, an denen das Gehirn verletzt ist. Damit verhindert es allerdings auch, dass voneinander getrennte Nerven wieder zusammenwachsen können – ein Prozess, der die Regeneration von Nervenbahnen nach einer Querschnittslähmung verhindert.

An Lern- und Gedächtnisprozessen könnten Astrozyten ebenfalls beteiligt sein, indem sie negative elektrische Potenziale, die von Neuronen gebildet werden, verstärken und zu ihrer Ausbreitung über das Gehirn beitragen. Die Neuroanatomin Marian Diamond vermutet, dass eine hohe Anzahl von Gliazellen im Verhältnis zur Neuronenzahl mit einer hohen Intelligenz einhergeht. So ist das Verhältnis in der Großhirnrinde des Menschen höher als bei den meisten Tierarten, und auch zwischen einzelnen Menschen könnten sich solche Unterschiede auswirken: Eine Analyse, die Diamond an einem Teil des Gehirns von Albert Einstein durchführte, ergab, dass darin überdurchschnittlich viele Gliazellen vorhanden waren.

Zudem haben Wissenschaftler gezeigt, dass Gliazellen keineswegs bloß stumme Diener sind wie lange gedacht. Zwar besitzen sie im Gegensatz zu den Neuronen selbst keine Synapsen und leiten auch keine elektrischen Signale weiter, doch sie kommunizieren trotzdem eifrig miteinander und mit Nervenzellen. Dazu nutzen sie Botenstoffe wie beispielsweise Kalzium, die sie durch kleine Ionenkanäle an ihren Außenwänden ausscheiden und aufnehmen können.

Einen weiteren Schritt weg von dem Bild der Astrozyten als Befehlsempfänger der Neuronen bedeuten jetzt die Ergebnisse einer Forschergruppe um Maiken Nedergaard von der medizinischen Fakultät der Universität Rochester: Sie nehmen an, dass Astroglia nicht nur Signale an Neurone weitergeben kann, sondern dass sie neuronale Aktivität, im Extremfall sogar epileptische Anfälle, selbst verursachen kann. Dies erreicht sie durch die Ausschüttung des Botenstoffs Glutamat in seine Umgebung. Dieser bringt die umliegenden Neuronen dazu, elektrischen Impulse an andere Neuronen zu feuern.

Damit könnten Astrozyten auch an der Entstehung eines epileptischen Anfalls beteiligt sein. Dabei feuern viele Neuronen in kurzen Abständen gleichzeitig. Möglicherweise könnten Astrozyten durch die Ausschüttung von Glutamat neuronale Feuerkaskaden auslösen, die sich letztendlich zu einem epileptischen Anfall hochschaukeln. Im Verdacht haben Nedergaard und ihre Kollegen veränderte Astrozyten, die gegenüber ihren gesunden Kollegen aufgebläht wirken. Solche Veränderungen sind aus den Gehirnen von Epilepsie-Patienten bekannt, wurden bisher jedoch stets für eine Folge der Epilepsie gehalten – stattdessen könnten sie aber auch der tatsächliche Auslöser sein.

Das alte Bild der langweiligen Gliazellen, die stumpfsinnig das Gehirn zusammenhalten, muss also revidiert werden. Stattdessen ist zu erwarten, dass die auf den ersten Blick so wenig aufregend erscheinenden Gesellen auch in Zukunft von sich Reden machen werden.
17.08.2005

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 17.08.2005

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