PDF 8.8 MB - orden pour le mérite

von Kanälen in den Zellen reguliert werden. Insbesondere interessieren
mich dabei Prozesse der Freisetzung von Signalstoffen – z.B. Freisetzung
von Hormonen aus Drüsenzellen oder die Freisetzung von
Neurotransmittern aus Nervenendigungen. Für solche Freisetzungsprozesse
verschiedenster Art bedient sich die Natur ein und desselben
Mechanismus, nämlich der sogenannten Exozytose. Die Signalstoffe
sind dabei im Inneren der Zellen in kleinen Membranbläschen, sogenannten
Vesikeln, verpackt. Die Vesikel verschmelzen auf bestimmte
Signale hin mit der Außenmembran der Zelle und schütten dadurch
ihren Inhaltsstoff in den Zellaußenraum aus. An den Synapsen, d.h.
den Kontaktstellen von zwei Nervenzellen, geschieht dies in weniger
als einer Tausendstel Sekunde nach Eintreffen eines Nervenimpulses
an der signalgebenden Zelle. Dies findet meist am Ende einer langen
Nervenfaser, d.h. der Nervenendigung, statt (Abb. 3). Das Signal, das
die Ausschüttung auslöst, ist ein mit dem Nervenimpuls verbundener
kurzzeitiger Einstrom von Kalziumionen (Ca ++ ) in die Zelle. Die freigesetzte
Substanz ist der sog. Neurotransmitter, meist eine niedermolekulare
Verbindung, z.B. Azetylcholin oder die Aminosäure Glutamat.
Diese diffundiert von der Nervenendigung zur nachgeschalteten
Zelle – einem zweiten Neuron – und öffnet dort Ionenkanäle. Dies
führt schließlich zum Stromfluß in der nachgeschalteten Zelle. Somit
schließt sich ein Kreis: ein elektrisches Signal in der Nervenendigung
führt zur Freisetzung eines Signalstoffes, und dieser wiederum bewirkt
ein elektrisches Signal in der nachgeschalteten Zelle. Dabei
sind an vielen Schritten Ionenkanäle beteiligt: Bei der Fortleitung des
Nervenimpulses in der Nervenendigung, beim Einstrom von Ca ++ in
die Nervenendigung und bei der Wirkung des Transmitters auf die
nachgeschaltete Zelle. Ihre Funktionsweise ist relativ gut verstanden.
Was weniger gut charakterisiert ist, ist der Freisetzungsprozeß selbst,
z.B. die Frage, wie ein Einstrom von Ca ++ zur Verschmelzung von
Speichervesikeln mit der Membran führt. Dieser Frage widmen wir
uns unter anderem in unserer Forschungsarbeit. 11 In den letzten Jah-
11 Neher, E., 2001. Calciumsignale und Synaptische Kurzzeitplastizität im Zentralnervensystem.
Jahrbuch Leopoldina 46, S. 317-329.
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