Myelin

Myelin bzw. die Myelinschicht oder Markscheide ist eine weiße Schicht aus Fett und Protein, sie umhüllt jedes Axon und beschleunigt die Übertragung von Impulsen an den Neuronen entlang. Die Myelinisierung ist dabei der Vorgang, bei dem insbesondere die Axone, die für die Impulsleitung zu weiteren Neuronen zuständig sind, im Laufe der Entwicklung zunehmend mit Lipiden und Proteinen umgeben werden, die wie eine Isolationsschicht wirken und die Reizweiterleitung beschleunigen. Die Myelinschicht entlang der Axone trägt einerseits zur statischen Stützung der Nervenzelle bei, doch die Hauptaufgabe liegt in der Erhöhung der elektrischen Reizleitungsgeschwindigkeit entlang der Nervenzelle.

Beim Menschen sind die Gehirnneuronen bei der Geburt nur wenig myelinisiert, doch nimmt die Dichte dieeser Fettschicht im Kleinkindalter stark zu. Doch bereits pränatal setzt ein Prozess der Myelinisierung entwicklungsgeschichtlich älterer Hirnregionen wie Rückenmark oder Hirnstamm ein, der in den höheren kortikalen Regionen bis in späte Lebensjahrzehnte hineinreicht. Während Kindheit und Jugend wird die Myelinisierung wieder langsamer, setzt sich aber bis ins dritte Lebensjahrzehnt hin fort. Bei anderen Primaten wie Schimpansen sind die Nervenfasern schon bei der Geburt stark myelinisiert, wobei am Beginn der Pubertät diese Schicht am dichtesten ausgeprägt ist. Bei Primaten sind Kindheit, Jugend und das frühe Erwachsenenleben besonders intensive Lernphasen, wobei vermutlich diese nun festgestellte Verzögerung der Myelinisierung es Menschen erst ermöglicht, die Entwicklung des Gehirns an soziale Beziehungen und Umwelteinflüsse anzupassen. Gleichzeitig trägt die verspätete Myelinisierung auch dazu bei, dass Menschen in der Jugend und als junge Erwachsene anfällig für einige psychische Erkrankungen wie die Schizophrenie sind. Störungen bei der Myelinbildung spielen auch bei anderen psychischen Erkrankungen eine wichtige Rolle.

Die Myelenisierung des Gehirns ist also ein wichtiger Prozess in der Gehirnentwicklung, denn durch die Myelinisierung wird die Geschwindigkeit der Informationsvermittlung erhöht, weil die Impulse von einem Knoten, dem Ranvierschen Schnürring, zum nächsten springen.

Eine spezielle Form der Proteine, die Connexine können winzige Röhrchen bilden, über die Zellen kleine Moleküle austauschen können, wobei  die Connexin-Halbkanäle zweier Nachbarzellen aneinander andocken und  gemeinsam einen interzellulären Tunnel bilden. Connexine können aber nicht nur Zellen des gleichen Typs miteinander verbinden, sondern bilden auch Kanäle zwischen Oligodendrozyten und Astrozyten, also Neurogliazellen, die man bekanntlich früher nur für eine Art Bindegewebe im Gehirn gehalten hatte. Die Neuroglia hat aber auch bei der Informationsverarbeitung viele wichtige Aufgaben, wobei  die Gliazellen über ihre Connexine ein ganzes Arsenal von Molekülen austauschen. Astrozyten produzieren dazu unter anderem das Connexin Cx43, Oligodendrozyten verfügen dagegen über das Connexin Cx47, wobei Cx43 und Cx47 miteinander kompatibel sind und daher einen Gemeinschaftstunnel bilden können. Diese Kooperation deshalb wichtig, denn wenn ein Cx43-Halbkanal an einen Cx47-Halbkanal andockt, wird das Cx47 mit einer Art Schutzanstrich versehen, der  verhindert, dass das Cx47 von seiner Mutterzelle abgebaut wird. In einem Versuch mit Mäusen (May et al., 2013), die kein Cx43 produzieren, kann sich das Cx47 gegen den Abbau nicht wehren und es verschwindet. Mit dem Verlust oder der Inaktivierung von Connexin büßen die Oligodendrozyten aber auch ihre Funktionsfähigkeit ein, denn dadurch wird kein Myelin gebildet und es kommt zu Kurzschlüssen. Daher trägt der Schutzanstrich des Cx47 dazu bei, dass die Oligodendrozyten genügend Isolierung produzieren können. Mäuse ohne Cx43 verlieren auch das Cx47 und damit ein wichtiges Protein für den Stoffaustausch zwischen Gliazellen. Unklar bleibt nach diesen Tierversuchen, ob diese Ergebnisse auch auf den Menschen übertragbar sind, allerdings gibt es beim Menschen eine Reihe von Krankheiten, die auf einer Störung des Myelin-Stoffwechsels beruhen.

Siehe dazu Neuronen – Nervenzellen

Netzwerk Gehirn Nervenzellen

Literatur
Nerven reifen bei Menschen langsamer als bei Affen. Die Welt vom 26. September 2012.
May, Dennis, Tress, Oliver,  Seifert, Gerald &  Willecke, Klaus (2013). Connexin47 Protein Phosphorylation and Stability in Oligodendrocytes Depend on Expression of Connexin43 Protein in Astrocytes. The Journal of Neuroscience, 33, 7985-7996.




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