Griswold et al. (2024) haben eine überraschende Entdeckung zur Struktur von Nervenzellen gemacht. Entgegen der bisherigen Annahme, dass Axone glatte, röhrenförmige Strukturen sind, zeigt die Studie, dass sie in Mäusegehirnen eher einer Perlenkette ähneln. Diese neue Erkenntnis wurde durch eine spezielle Kryokonservierungsmethode ermöglicht, bei der die Proben in flüssigem Stickstoff eingefroren wurden. Dies erlaubte eine detailliertere Beobachtung der natürlichen Struktur im Vergleich zu herkömmlichen Präparationsmethoden. Nicht-myelinisierte Axone des Zentralnervensystems der Maus wiesen nicht-synaptische, nanoskopische Varicositäten mit einem Durchmesser von ~200 nm auf, die sich über ihre gesamte Länge erstrecken und von einem dünnen Kabel mit einem Durchmesser von ~60 nm durchsetzt sind, wie Perlen auf einer Schnur. In-silico-Modellierungen deuten darauf hin, dass diese Axon-Nano-Perlenbildung durch mechanische Eigenschaften der Membran erklärt werden kann.
Die Forscher vermuten nun, dass diese perlenartige Struktur die Signalübertragung im Gehirn beeinflussen könnte. Computermodelle und Experimente an Mäusenervenzellen zeigten, dass Axone mit dieser Struktur unter bestimmten Bedingungen Nervenimpulse schneller leiten können. Die Studie deutet auch auf eine mögliche Verbindung zwischen der Axonstruktur, Cholesterinspiegeln im Gehirn und neurologischen Erkrankungen wie Alzheimer hin. Einige Experten sehen diese Ergebnisse als bahnbrechend an, während andere skeptisch bleiben und vermuten, dass die beobachteten Strukturen möglicherweise Artefakte des Präparationsprozesses sein könnten. Diese Entdeckung könnte aber potenziell das bisherige Verständnis von Gehirnfunktionen und neurologischen Erkrankungen verändern, bedarf aber weiterer Forschung zur Bestätigung und Erklärung der Beobachtungen.
Literatur
Griswold, Jacqueline M., Bonilla-Quintana, Mayte, Pepper, Renee, Lee, Christopher T., Raychaudhuri, Sumana, Ma, Siyi, Gan, Quan, Syed, Sarah, Zhu, Cuncheng, Bell, Miriam, Suga, Mitsuo, Yamaguchi, Yuuki, Chéreau, Ronan, Valentin Nägerl, U., Knott, Graham, Rangamani, Padmini & Watanabe, Shigeki (2024). Membrane mechanics dictate axonal pearls-on-a-string morphology and function. Nature Neuroscience, doi:10.1038/s41593-024-01813-1.
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