Zellen des Nervensystems, Zellbiologie von Neuronen I

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Zellen des Nervensystems, Zellbiologie von Neuronen I"

Stanislaus Amsel
vor 5 Jahren
Abrufe

1 Zellen des Nervensystems, Zellbiologie von Neuronen I 1. Prinzipieller Aufbau eines Nervensystems 2. Zelltypen des Nervensystems 2.1 Gliazellen 2.2 Nervenzellen 3. Zellbiologie von Neuronen 3.1 Morphologische Polarität 3.2 Funktionelle Polarität 3.3 Molekulare Polarität 3.4 Neurale Plastizität (strukturelle und synaptische Plastizität) 3.5 Kulturmodelle zur Untersuchung der Zellbiologie von Nervenzellen

2 Zelltypen des Nervensystems Im menschlichen Gehirn: etwa 10 Nervenzellen (Klassifikation in mindestens 1000 Subtypen) etwa mal mehr Gliazellen Gliaindex: Verhältnis der Gliazellen zu Nervenzellen: C. elegans: 0,2; Maus: 0,4; menschliche Großhirnrinde: 2 11 Nur ca Gene im menschlichen Genom Etwa 3 Millionen mal so viel Nervenzellen wie Gene 97% des menschlichen Genoms besteht aus nichtkodierenden Sequenzen Regulation der Genexpression auf posttranskriptionaler Ebene, z.b. durch micrornas

3 Zelltypen des Nervensystems Nervenzellen Sensorische Neurone Inter- Neurone (99,999%) Motorische Neurone Gliazellen Mikroglia Makroglia Oligodendrozyten Schwannzellen Astrozyten

4 Gliazellen (Makroglia) - Isolierung der Axone - Stützfunktion - Führung von Nervenzellen - Beeinflussung des axonalen Zytoskeletts - Nährstofflieferant - instruieren Ausbildung der Blut/Hirn Schranke - halten extrazelluläre K + - Ionenkonzentration konstant - nehmen Neurotransmitter auf

5 Astrozytäre Neurotransmitteraufnahme über den Glutamat-Glutamin Shuttle (aus: Seifert und Steinhäuser (2005) Gliazellen im Gehirn: Neue Eigenschaften und neue Funktionen. Neuroforum 2:55-60)

6 Neuronen-Doktrin (Ramon y Cajal, um 1900): Nervensystem ist aus einzelnen Nervenzellen aufgebaut Nervenzellen sind die Grundeinheit der Informationsverarbeitung in allen Nervensystemen

7 Morphologische Polarität von Nervenzellen Axon - Gleichbleibender Durchmesser - Häufig rechtwinklige Verzweigungen - Gesamtquerschnitt kann distal zunehmen Dendriten - Verjüngend - Häufig stark und baumartig verzweigt - Abnehmender Gesamtquerschnitt

8 Morphologische Einteilung von Nervenzellen Input von etwa Kontakten Input von etwa Kontakten Rückenmark Großhirnrinde Kleinhirnrinde

9 Strukturelle Polarität von Nervenzellen

10 Funktionelle Polarität von Nervenzellen Signalempfang Transduktion eines chemischen Signals in ein elektrisches Signalintegration Signalweiterleitung Transduktion eines elektrischen Signals in ein chemisches

11 Molekulare Polarität von Nervenzellen Erregungsbildung und leitung Zellbiologie von Neuronen II

Diffusionsbarriere von Membranproteinen - Aufrechterhaltung

12 Molekulare Polarität von Nervenzellen Das Axonale Initiale Segment (AIS) bei der molekularen Polarität - Diffusionsbarriere von Membranproteinen - Aufrechterhaltung der kompartimentspezifischen Verteilung von MAPs (Huang & Rasband (2016) J. Cell Biol.)

13 Neurale Plastizität: Strukturelle Plastizität Aplysia (aus: Bailey & Chen (1991) Morphological aspects of synaptic plasticity in Aplysia: An anatomical substrate for long-term memory. Ann. NY Acad. Sci. 627: )

14 Neurale Plastizität: Synaptische Plastizität Hebbsche Lernregel (Donald Hebb, 1949): what fires together, wires together Dendritische Dornen ( Dendritic spines ) (Cajal, nach: Yuste (2011) Neuron)

15 Verlust der neuralen Plastizität und Degeneration bei der Alterung Mensch (from: Mattson et al. (2002) Modification of Brain Aging and Neurodegenerative Disorders by Genes, Diet, and Behavior. Physiol. Rev. 82: )

16 Kulturmodelle zur Untersuchung der Zellbiologie von Nervenzellen Dissoziierte Nervenzelle aus dem Hippocampus (embryonale Ratte oder Maus) Organoytpische Kulturen aus dem Hippocampus (ex vivo Kulturen) (frühe postnatale Ratte oder Maus)

Drug Design) Neuronal differenzierte humane Stammzellen: humane ips Zellen ( human induced

17 Menschliche neuronale Kulturmodelle Zelllinienmodell: Humane Modellneurone (NT2-N Zellen) (Fath et al. (2002) J. Neurosci.; Raasch et al. (2015) Chem. Biol. Drug Design) Neuronal differenzierte humane Stammzellen: humane ips Zellen ( human induced pluripotent stem cells ) ( icell Neurons, Cellular Dynamics International, Madison, USA) 3D-Kulturen und Organoide

Ähnliche Dokumente

Übungsfragen zur Vorlesung "Grundlagen der Neurobiologie" (R. Brandt) 1. Aus welchen Geweben können adulte Stammzellen entnommen werden?

Übungsfragen zur Vorlesung Grundlagen der Neurobiologie (R. Brandt) 1. Aus welchen Geweben können adulte Stammzellen entnommen werden? Übungsfragen zur Vorlesung "Grundlagen der Neurobiologie" (R. Brandt) Stammzellen und neuronale Differenzierung Parkinson 1. Aus welchen Geweben können adulte Stammzellen entnommen werden? 2. Nennen Sie