Bild: Mikroskopische Aufnahme eines Axons 
Axon einer Nervenzelle:
bei dem unteren Bild
fehlt Npr21; © MDC

Nervenzellen müssen sich verschalten, damit ein funktionstüchtiges Nervensystem entstehen kann. Sie bilden dazu Zellfortsätze (Axone) aus, die von einem Wachstumskegel an ihrer Spitze geleitet, sich ihren Weg zu anderen Nervenzellen bahnen. Um möglichst viele Zielzellen zu erreichen, verzweigen sich die Axone. Wie sie das tun, war bisher völlig unklar. Nun haben Forscher erstmals Licht in diesen Schlüsselprozess gebracht.

"Wie ein Autofahrer auf der Straße sich nach den Verkehrszeichen richtet, orientieren sich Axone auf ihrem Weg durch das sich entwickelnde Gehirn an molekularen Signalen, um zu ihrem Ziel, sprich anderen Nervenzellen, zu gelangen", erläutert Dr. Hannes Schmidt, einer der Autoren der Studie vom Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch. Ein einzelnes Axon, und da hört die Analogie zu dem Autofahrer auf, verästelt sich, um mehrere Zielgebiete gleichzeitig mit Nervenbahnen zu versorgen.

Auf der Suche nach Signalen, die eine Verästelung von Axonen bewirken, studierten die Forscher die Entwicklung sensorischer Axone im Rückenmark von Mäuseembryonen. Diese Axone leiten Sinnesreize. "Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie sich ein Axon verzweigen kann. So kann sich etwa der Wachstumskegel an der Spitze aufzweigen, oder vom Axonschaft sprossen kollaterale, seitliche Zweige aus", erklärt Schmidt.

Eine entscheidende Rolle spielen dabei zwei Signalmoleküle: das Rezeptorprotein Npr21 und der molekulare Schalter cGKI2. Ist das erste Signalmolekül defekt oder fehlt das zweite, kann sich der Wachstumskegel an der Spitze des Axons an einer bestimmten Stelle des Rückenmarks nicht mehr in zwei entgegengesetzt wachsende Äste teilen, sondern biegt stattdessen als einzelner Ast in eine Richtung ab.

Die spätere Bildung der Seitenäste ist bemerkenswerterweise vom Ausfall der beiden Signalmoleküle nicht betroffen. Die Forscher vermuten daher, dass für die verschiedenen Formen der axonalen Verzweigung unterschiedliche Signalmoleküle eine Rolle spielen.

MEDICA.de; Quelle: Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin