Regler der Myelin-Produktion im Nervensystem entdeckt

25. März 2004

Myelin funktioniert in unserem Nervensystem als ein elektrischer Isolator für die Ionenströme im Nervenzellfortsatz (Axon). Es ist damit unmittelbar für die hohe Geschwindigkeit der Reizweiterleitung verantwortlich. Myelinscheiden entstehen durch einen Wachstumsprozess hochspezialisierter Gliazellen sowohl entlang dünner als auch dicker Axone. Im peripheren Nervensystem sind es Schwannzellen, die sich spiralförmig um das Axon wickeln. Die Dicke der dabei entstehenden Myelinscheide ist erstaunlicherweise immer proportional zur Dicke des umwickelten Axons selbst. Seit fast einhundert Jahren stellt man sich deshalb bereits die Frage, auf welche Weise die Schwannzellen "wissen" können, ob sie gerade ein dickes oder ein dünnes Axon umwickeln, um dann entsprechend unterschiedlich stark wachsen.

Wissenschaftlern am Max-Planck-Institut für experimentelle Medizin ist es nun gelungen, mit der Hilfe von transgenen Mäusen und Mausmutanten einen wichtigen Mechanismus dieser Axon-Glia-Kommunikation aufzudecken. Danach exprimieren Nervenzellen (Neurone) einen Wachstumsfaktor, Neuregulin-1, und präsentieren diesen auf der Oberfläche ihrer Nervenenden (Axone) den Myelin-bildenden Schwannzellen, den diese dann durch Rezeptorproteine erkennen. Die Forscher stellten fest, dass es die Menge des Neuregulin-1-Faktors ist, die den Schwannzellen auf biochemischem Weg sagt, welchen Durchmesser das zu umwickelnde Axon hat. Denn dicke Axone haben eine größere Oberfläche mit mehr Neuregulin-1 als dünnere Nervenenden.

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In transgenen Mäusen wurde die Menge des axonalen Neuregulin-1-Signals durch eine Überexpression dieses Gens in Neuronen... [mehr]

In transgenen Mäusen wurde die Menge des axonalen Neuregulin-1-Signals durch eine Überexpression dieses Gens in Neuronen experimentell erhöht. Diese Fehlinformation führt zu einem übermäßigen Wachstum der Schwannzellen und einer pathologisch überhöhten Myelinbildung, wie sie in dieser elektronenmikroskopischen Aufnahme des Ischias-Nervs zu sehen ist. [weniger]

© Max-Planck-Institut für experimentelle Medizin

Verringert man nun in einer Mausmutante das axonale Neuregulin-1-Signal experimentell auf die Hälfte, so erhalten die Myelin-bildenden Schwanzellen falsche Informationen über den Durchmesser des Axons. Tatsächlich bilden sie in den Experimenten dann weniger Myelin, eben nur für ein kleinkalibrigeres Axon. Dadurch aber ist das dicke Axon schlechter isoliert und die Nervenleitgeschwindigkeit in dieser Mausmutante geht zurück.

Umgekehrt beobachteten die Max-Planck-Wissenschaftler genau das Gegenteil in transgenen Mäusen, die sie durch Überexpression dieses Gens dazu gebracht hatten, eine überhöhte Menge des axonalen Neuregulin-1-Signals in ihren Neuronen zu produzieren. Diese Fehlinformation führte zu einem übermäßigen Wachstum der Schwannzellen und einer pathologisch überhöhten Myelinbildung (vgl. Abb. 1), wie man sie in Mäusen normalerweise nicht beobachten kann.

Die Forscher vermuten, dass sich auch im zentralen Nervensystem ein ähnliches Signalsystem zwischen Axonen und Gliazellen entwickelt hat und die Myelinbildung steuert. Das zu untersuchen ist Gegenstand ihrer nächsten Projekte.

Michael Sereda, Neurologe am Klinikum der Universität Göttingen und einer der Autoren der Studie, sagt: "Die Entdeckung dieses Wachstumsfaktors, der den Umfang der Myelinbildung im Nervensystem steuert, ist von grundlegender Bedeutung und weckt auch neue Hoffnungen. Weitere Experimente sollen zeigen, ob man mit Neuregulin gezielt Reparaturprozesse im kranken Nervensystem unterstützen und für Therapien, zum Beispiel bei Multipler Sklerose, einsetzen kann. Doch bis dahin ist es noch ein langer Weg."