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Max-Planck-Wissenschaftler haben entdeckt, dass bestimmte Signalfaktoren bei Nervenzellen gleich zwei Aufgaben erfüllen: Wachstum und Orientierung
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Steuerung des Wachstums von Nervenzellen. Im Vordergrund des Bildes teilt sich der von links kommende Hinterbeinnerv. Der obere Teil, der den Beugermuskel innerviert, enthält große Mengen des Ret-Rezeptors (rot gefärbt). Der untere Teil, der den Streckermuskel steuert, bildet dagegen wenig Ret-Rezeptor (gelb gefärbt). Der Nervenast mit der hohen Ret-Konzentration wird zu dem Bereich mit viel Signalfaktor GDNF (hell blau gefärbt) abgelenkt und wächst durch diesen Bereich hindurch. Im Hintergrund ist ein Mausembryo abgebildet, bei dem alle Nervenbahnen angefärbt sind (grau) - mit den Nerven der beiden Hinterbeine rechts und links von der Bildmitte.
Bild: Max-Planck-Institut für Neurobiologie
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Gehen und Sprechen sind für uns meist selbstverständlich. Doch was wir unbewusst erledigen, verlangt von unserem Körper eine große motorische Leistung: Wie die Musiker in einem Orchester spielen dabei viele Muskeln zusammen. Nerven steuern die zahlreichen Muskelgruppen, die daran beteiligt sind. Doch woher weiß eine Nervenzelle, für welchen Muskel sie zuständig ist? Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Neurobiologie in Martinsried haben mit französischen und amerikanischen Kollegen die Entwicklung von Nervenbahnen bei Mäusen untersucht. Sie fanden heraus, dass spezielle Signalstoffe die Nervenzellen nicht nur wachsen lassen, sondern sie auch geschickt zu den richtigen Muskelfasern leiten.
Damit sich ein Lebewesen koordiniert bewegen kann, muss der richtige Nerv zum richtigen Muskel finden. Dabei darf er trotz der vielen Richtungswechsel die Orientierung nicht verlieren. Wie das Nervensystem dieses Problem löst, erforschen Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Neurobiologie in Martinsried. Sie untersuchen, mit welchen Mechanismen die Nerven bei der Entwicklung eines Organismus ihr Ziel finden.
Im Nervensystem bilden Nervenzellen lange faserartige Ausläufer, die Axone. Um den Zielmuskel, der weit entfernt liegen kann, zu erreichen, braucht es spezielle Lenkungsfaktoren. Diese Faktoren regen die Axone zum Wachstum in eine bestimmte Richtung an. Sie werden entweder von Zellen des umliegenden Gewebes ausgeschüttet oder auf der Oberfläche der Gewebezellen präsentiert. Die Axone der Nervenzellen haben Empfangsantennen, so genannte Rezeptoren, die solche Faktoren erkennen. Wenn der richtige Faktor an den richtigen Rezeptor bindet, kann sich die Nervenzelle zum passenden Muskel hinstrecken und mit ihm eine dauerhafte Bindung eingehen. Dabei können die Signalfaktoren anziehend oder abstoßend wirken. Auf diese Weise zeigen sie den Nervenzellen, wo es lang geht.
In ihren Experimenten befassten sich Rüdiger Klein und seine Kollegen in der Abteilung Molekulare Neurobiologie des Max-Planck-Instituts für Biochemie und von den Universitäten Michigan (USA) und Marseille (Frankreich) mit dem Signalfaktor GDNF (engl. glial cell line-derived neurotrophic factor) und dessen Rezeptor Ret. Über dieses Signalpaar war bisher nur bekannt, dass es Motoneurone am Leben erhält und das Auswachsen ihrer Axone bewirkt. Nun konnten die Wissenschaftler zum ersten Mal nachweisen, dass das GDNF/Ret-System in der Nervenzelle eine Doppelfunktion hat: Es kann auch Nervenzellen bei der Entwicklung von Organismen zum richtigen Muskelgewebe leiten.
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