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News: Worauf erregbare Nerven anspringen

Neutrophine vermitteln die Entwicklung und das Wachstum von Nervenzellen, sind aber auch für das Lernen und die Gedächtnisbildung von entscheidender Bedeutung. Deutsche Forscher entdeckten jetzt, dass einer dieser Wachstumsfaktoren auch an der Weiterleitung von Informationen im Gehirn beteiligt ist.
Aktionspotenzial heißt die Verrechnungseinheit der Nervenzellen, mit der sie Informationen weiterleiten. Normalerweise – während des Ruhepotenzials – ist die Innenseite der Nervenzelle gegenüber dem Zelläußerem negativ geladen. Bei der Signalweiterleitung kommt es jedoch zu einer kurzzeitigen Änderung dieses Membranpotenzials, da sich spezifischen Natrium-durchlässige Kanäle in der Zellmembran kurzzeitig öffnen, sodass positiv geladene Natrium-Ionen rasch in die Zelle einströmen. Das Ausgangspotenzial wird wieder erreicht, indem positiv geladene Kalium-Ionen durch spezifische Kalium-durchlässige Kanäle aus der Zelle ausströmen. Dadurch baut sich ein Aktionspotenzial innerhalb weniger Millisekunden auf und pflanzt sich entlang der Axonmembran fort.

Aktionspotenziale werden damit entweder elektrisch oder – bei den zwischen zwei Nervenzellen liegenden Synapsen – chemisch durch Neurotransmitter ausgelöst. Die Arbeitsgruppe von Arthur Konnerth von der Universität München hat sich jetzt einen bestimmten Natriumkanal – den Kanal Nav1.9 – vorgeknüpft, um zu untersuchen, ob auch andere Mechanismen Aktionspotenziale auslösen können.

Die Wissenschaftler testeten dabei Neutrophine – Proteine des Gehirn, welche die Entwicklung und das Wachstum von Nervenzellen vermitteln. Und es zeigte sich, dass der Wachstumsfaktor BDNF (brain-derived neurotrophic factor), den Neuronen produzieren und in das umliegende Medium abgeben, eine Umkehr des Membranspotenzials bei den Nervenzellen bewirkt. Das Neurotrophin bindet dabei an den Rezeptor TrkB und bewirkt dadurch, dass sich die Konformation des Natrium-Kanals so ändert, dass Natrium-Ionen in die Zelle einströmen können. Blockierten die Forscher gezielt diese Kanäle, dann konnte BDNF keinen Ionen-Import mehr auslösen. Damit zeigt der Wachstumsfaktor eine Fähigkeit, die bislang nur Neurotransmittern zugeschrieben wurde: Die Änderung der Ionen-Durchlässigkeit bestimmter Zellen durch die Öffnung spezifischer Kanäle innerhalb von Millisekunden.

Ob auch andere Rezeptoren, die ebenso wie TrkB Wachstumsfaktoren binden, Ionen-Kanäle regulieren können, ist bisher nicht bekannt. Mögliche Kandidaten für einen derartigen Mechanismus sind Ionen-Kanäle, die nicht sehr gut auf Ladungsänderungen in der Membran, also den bislang bekannten Mechanismus der Aktivierung, reagieren. Zumindest scheinen Wachstumsfaktoren mehr zu können, als bisher vermutet, wie Konnerth betont. "Unsere Arbeit identifiziert einen grundlegend neuen molekularen Mechanismus, der für die schnelle Aktivierung von Neuronen verantwortlich ist."

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