Für die Funktion von Nervenzellen spielen kleine Vesikel, die schützende Stoffe enthalten und sie an die Nervenzellen abgeben, offenbar eine wichtige Rolle. Wie Zellbiologen der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) festgestellt haben, können Nervenzellen die Minivesikel von benachbarten Gliazellen anfordern und sich so gegen Stress und andere ungünstige Bedingungen wappnen. Die Vesikel, Exosomen genannt, scheinen dabei die Neuronen auf verschiedenen Ebenen zu stimulieren: Sie beeinflussen die elektrische Erregungsleitung, die biochemische Signalübertragung und die Genregulation. Exosomen sind damit multifunktionale Signalgeber, die einen bedeutenden Einfluss auf das Gehirn ausüben können.
Die Mainzer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben in einer früheren Studie bereits beobachtet, dass Oligodendrozyten nach entsprechender Stimulation Exosomen ausschütten, die von den Neuronen aufgenommen werden und die neuronale Stresstoleranz verbessern. Oligodendrozyten sind eine Art von Gliazellen, die um die Axone der Nervenzellen eine isolierende Myelinhülle aufbauen. Die Exosomen transportieren protektive Proteine wie Hitzeschockproteine, glykolytische Enzyme und Enzyme, die den oxidativen Stress abbauen, von einem Zelltyp zum anderen, übertragen aber auch genetische Informationen in Form von Ribonukleinsäuren.
„Wie wir jetzt in Zellkulturen festgestellt haben, agieren die Exosomen auf einer ganzen Bandbreite“, erklärt Dr. Eva-Maria Krämer-Albers den Prozess. Mit ihrer Versorgungsleistung regen die kleinen Bläschen die Nervenzellen nicht nur zu einer stärkeren elektrischen Aktivität an, sondern beeinflussen sie auch auf biochemischer und genregulatorischer Ebene. „Die Breite der Wirkungsweise der Exosomen ist beeindruckend“, so Krämer-Albers. Die Wissenschaftler hoffen, dass das Verständnis dieser Prozesse dazu beitragen kann, neue Wege für die Behandlung neuronaler Erkrankungen aufzuzeigen. Im nächsten Schritt soll die Wirkung der Vesikel im Gehirn von lebenden Organismen dargestellt werden.
An der Studie beteiligt waren zudem die Arbeitsgruppe um Univ.-Prof. Dr. Heiko Luhmann am Institut für Physiologie der Universitätsmedizin Mainz sowie Bioinformatiker des Instituts für Molekulare Biologie (IMB).
Veröffentlichung
D. Fröhlich et al., Multifaceted effects of oligodendroglial exosomes on neurons: impact on neuronal firing rate, signal transduction and gene regulation, Philosophical Transactions of the Royal Society B 369:1652, 18. August 2014,
DOI:10.1098/rstb.2013.0510
