Die molekularen Grundlagen der Kommunikation im Nervensystem

Das Reibungslose Funktionieren des Nervensystems hängt von der kontinuierlichen Interaktionen zwischen seinen verschiedenen Bestandteilen ab, vor allem der Neuronen und Gliazellen. Deshalb ist es von zentraler Bedeutung, ihren Kommunikationsmechanismus zu verstehen, wenn es um die Wiederherstellung der neuronalen Dysfunktion bei Neuropathien geht.

Gesundheit

Gliazellen sind von entscheidender Bedeutung für die Erzeugung von Myelin, das Nervenzellen isoliert, wodurch trophische Unterstützung und Teilnahme an Immunantworten geboten wird. Die Störung der Neuron-Glia-Kommunikation erfolgt während einer Verletzung, bei erworbenen oder erblichen neurologischen Störungen und mit dem Altern. Der besondere Charakter und die physiologische Bedeutung der Neuron-Glia-Interaktionen bleiben jedoch weitgehend unbekannt. Das EU-finanzierte Projekt CELESTIAL (Identification of molecular pathways underlying activity-dependent neuron-glia communication using in vitro microfluidic systems) regte die Untersuchung der molekularen Mechanismen an, die diese Zell-Wechselwirkungen vermitteln. Der langfristige Plan war es, neue und effizientere therapeutische Interventionen für Krankheiten zu entwickeln, bei denen die physiologische Neuron-Glia-Interaktion beeinträchtigt wird. Da Neuronen aus drei Hauptteilen (Zellkörper, neuronale Prozesse und Synapsen) bestehen, können Gliazellen mit einem dieser Teile zusammenwirken. Die Arbeit von CELESTIAL konzentrierte sich auf das Zusammenspiel von Gliazellen mit Neuriten, die als "extrasynaptische" Kommunikation im peripheren Nervensystem bekannt sind. Die Wissenschaftler entwickelten eine Mikrofluid-Co-Kultur-Plattform zur Charakterisierung und Untersuchung der Rolle von nicht-synaptischen Antworten von Gliazellen nach Stimulation der neuronalen Aktivität. Dieses Zellkultursystem besteht aus zwei Kammern zur Trennung von neuronalen Zellkörpern von Neuriten und Schwann-Zellen. Die anschließende elektrische Stimulation der verschiedenen neuronalen Teile erlaubte es den Forschern Signalübertragung, zelluläre Reaktionen auf neuronale Signale sowie mitochondriales Verhalten zu untersuchen. Darüber hinaus untersuchten die Forscher die Freisetzung von Neurotransmittern nach elektrischer Stimulation und ihre Rolle in der Schwann-Zellphysiologie. Gekoppelt mit in-vivo-Daten wiesen die Ergebnisse auf einen bestimmten Neuropeptid-Sender hin, der die Kommunikation zwischen Neuronen und Schwann-Zellen modulieren kann. Weitere Arbeiten an Tiermodellen führten zur Identifizierung eines vielversprechenden Kandidaten-Gens, das in Schwann-Zellen während Neuropathie hochreguliert wird, und möglicherweise zu der beobachteten beeinträchtigten neuronalen Aktivität beiträgt. Gemeinsam bietet die Arbeit von CELESTIAL grundlegende Einblicke in die Mechanismen, die der Interaktion zwischen Neuronen und Gliazellen zugrunde liegen. Sie eröffnet Wege zur Manipulation des bestimmten Signalwegs als therapeutische Intervention bei Menschen mit ererbten peripheren Neuropathien.

Schlüsselbegriffe

Nervensystem, Neuronen, Gliazellen, Schwann-Zellen, Neurotransmitter

Identification of molecular pathways underlying activity-dependent neuron-glia communication using in vitro microfluidic systems

Die molekularen Grundlagen der Kommunikation im Nervensystem

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