Die Architekten des Gehirns

Die Architekten des Gehirns

26.10.2011
© AG Entwicklungsneurobiologie
Wachstum von Zellfortsätzen: Wenn Glutamat an den AMPA-Rezeptor andockt, strömen Kalziumionen in die Nervenzelle ein. Sie bewirken die Produktion von speziellen Wachstumsmolekülen, die die Verlängerung und Verzweigung der Zellfortsätze (Dendriten) auslösen.

Bochumer Neurobiologen haben herausgefunden, dass bestimmte Rezeptoren für den Botenstoff Glutamat die Architektur von Nervenzellen im sich entwickelnden Gehirn festlegen. Einzelne Rezeptorvarianten führen zu besonders langen und verzweigten Fortsätzen (Dendriten), mit denen die Zellen kommunizieren. Die Forscher zeigten auch, dass die wachstumsfördernde Eigenschaft der Rezeptoren damit zusammenhängt, wieviel Kalzium sie in die Zellen einströmen lassen. „Diese Ergebnisse erlauben Einblicke in die Mechanismen, mit denen sich Nervenzellen während der Entwicklung vernetzen“, sagt Prof. Dr. Petra Wahle aus der RUB-Arbeitsgruppe Entwicklungsneurobiologie. Die Wissenschaftler berichten in Development.

Auf wenige Aminosäuren kommt es an

„Nervenzellen kommunizieren mit chemischen und elektrischen Signalen“, erklärt Wahle. „Die elektrische Aktivität steuert viele Entwicklungsprozesse im Gehirn und der Botenstoff Glutamat ist daran entscheidend beteiligt.“ In zwei unterschiedlichen Zellklassen der Großhirnrinde von Ratten untersuchten die Forscher die neun häufigsten Varianten eines Glutamatrezeptors, des sogenannten AMPA-Rezeptors. Dockt Glutamat an diesen Rezeptor an, strömen Kalziumionen entweder direkt durch eine Pore im AMPA-Rezeptor oder durch benachbarte Kalziumkanäle in die Nervenzellen ein. Je nach Variante bestehen AMPA-Rezeptoren aus 800 bis 900 Aminosäurebausteinen, wobei der Austausch bereits eines Bausteins entscheidenden Einfluss auf die Kalziumdurchlässigkeit hat. Kalzium fördert unter anderem das Wachstum neuer Zellfortsätze.