Befehle aus der Matrix
Zellumgebung steuert Bildung und Aktivität von Nervenzellkontakten
Nervenzellen und Astrozyten in Kultur
Die Bochumer Biologen untersuchten in Kooperation mit Prof. Uwe Rauch von der Universität Lund in Schweden Zellen aus dem Gehirn von zwei Mausarten: einer Art mit normaler Extrazellulärer Matrix und einer Art, der aufgrund von genetischer Manipulation vier Bestandteile der Extrazellulären Matrix fehlten, nämlich die Moleküle Tenascin-C, Tenascin-R, Neurocan und Brevican. Die Zellen entnahmen sie aus dem Hippocampus, einer Hirnstruktur, die für das Langzeitgedächtnis entscheidend ist. Das Team untersuchte nicht nur Nervenzellen, sondern auch Astrozyten, die in engem Kontakt mit den Nervenzellen stehen, ihre Funktion unterstützen und Moleküle für die Extrazelluläre Matrix ausscheiden.
Bildung, Stabilität und Aktivität der Nervenzellkontakte hängen von der Matrix ab
Die Forscher kultivierten die Nervenzellen und Astrozyten gemeinsam für vier Wochen mit einer speziell dafür entwickelten Kulturstrategie. Sie beobachteten unter anderem, wie viele Kontaktstellen, sogenannte Synapsen, die Nervenzellen miteinander ausbildeten und wie stabil diese über die Zeit hinweg waren. Stammten entweder die Astrozyten oder die Nervenzellen in der Kulturschale von Tieren mit reduzierter Extrazellulärer Matrix, so erwiesen sich die Synapsen mittelfristig als weniger stabil, und ihre Zahl war deutlich reduziert. Gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Zellphysiologie der RUB und der Universität Regensburg fand das Team auch heraus, dass die Nervenzellen mit mutierter Matrix eine geringere Spontanaktivität zeigten als normale Zellen. Die Extrazelluläre Matrix reguliert also Bildung, Stabilität und Aktivität der Nervenzellkontakte. Die Forscher untersuchten auch eine spezielle Struktur der Extrazellulärmatrix, die perineuronalen Netze, die Nobelpreisträger Camillo Golgi erstmals vor mehr als einem Jahrhundert beschrieb. Sie waren in der Umgebung genetisch veränderter Zellen deutlich reduziert.
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