Neue Erkenntnisse zu neuromuskulären Synapsen
Neuronen und Muskeln kommunizieren über neuromuskuläre Synapsen, d.h. spezialisierte Synapsen, die aufeinander folgende molekulare und biochemische Ereignisse aufnehmen und dann die Muskelkontraktion auslösen. Obwohl die molekularen Mechanismen, die bei der Bildung und dem Erhalt neuromuskulärer Synapsen eine Rolle spielen, auch für viele pathologische Ereignisse ausschlaggebend sind, sind sie im Einzelnen noch kaum erforscht. Schwerpunkt des EU-finanzierten Projekts RETROGRADE SIGNALING (Molecular mechanisms of neurodegeneration) waren daher grundlegende Kommunikationsmechanismen zwischen Neuron und Umwelt, die die Zelle zum Überleben und Erhalt der Synapse braucht. Da die neuronale Funktion von der Zell-Zell-Kommunikation abhängt, bei der Ligand und Rezeptor interagieren, sollten die daran beteiligten Moleküle definiert werden. Das Konsortium entwickelte eine Mikrofluidikplattform, die die neuromuskulären Verbindungen nachstellt. Das System enthält in einer Kammer Zellkörper von Motoneuronen und in der anderen Kammer Muskelzellen, die über Motoraxone miteinander verbunden sind und funktionelle neuromuskuläre Junctions bilden. Mit dieser Plattform demonstrierten die Forscher, dass der Faktor GDNF (Glia-derivierter neurotropher Faktor) das räumlich-spezifische Axonwachstum und die Innervation fördert. Ein anderer Projektabschnitt untersuchte, über welchen Mechanismus das Tollwutvirus zum Zentralnervensystem gelangt. Mittels Live-Cell-Bildgebung entdeckte man, dass das Virus an den Rezeptor p75-Neurotrophin bindet und in die retrograde axonale Transportmaschinerie eintritt. Zudem stimuliert das Virus offenbar die Transportkinetik in einer Weise, dass es einfacheren Zugang zum zentralen Nervensystem hat. Insgesamt lieferte diese Studie wichtige Informationen zur räumlich-zeitlichen Verteilung von Liganden und Rezeptoren und enthüllte, welche Signale für die neuronale Gesundheit wesentlich sind. Da die grundlegenden Mechanismen neurodegenerativer Krankheiten noch kaum geklärt sind, eröffnen die Ergebnisse des Projektes neue Möglichkeiten für die künftige Arzneimittelforschung.
Schlüsselbegriffe
Neuromuskuläre Synapse, Neuron, GDNF, Tollwutvirus, p75
