1. Zellbiologie von Neuronen

• Frontallappen

• Temporallappen

• Parietallappen

• Occipitallappen

6 Schichten -> Isocortex

• Phosphoglyceride

• Sphingolipide

• autosomal-rezessive Erkrankung

• defekte Hexosaminidase A

  → normalerweise für Abbau der Ganglioside in Lysosomen zuständig durch Entfernung der Zuckerreste

  (-> bei Sandhoff defekte Hexosaminidase A + B)

• Ganglioside akkumulieren in den Lysosomen, können dort nicht abgebaut werden

• Lysosomen schwellen an → Neuronen funktionieren nicht mehr

• Beginn der Erkrankung meist Säuglingsalter → Erblindung, Ertaubung, Lähmung, Tod

• keine Therapie, nur Pränatal-Diagnostik

Elektrisches Kompartiment:

• es kommt zu Spannungsänderungen im Spine

• Differenz der Spannungsänderung in Spine und Dendrit wächst mit steigendem Halswiderstand

Biochemisches Kompartiment:

• im Spine kommt es zu Konzentrationsänderungen durch Kanalöffnungen und -schließen und Transport von Ionen

• z.B. Öffnung des NMDA-Kanals führt zu Calciumeinstrom

• durch den Hals ist der “Abfluß“ gering, so dass eine große Konzentrationsänderung resultiert

• kleine RNA ist lokal an Synapsen zu finden

• von dem Produktionsort werden die RNA‘s durch Transportkomplexe (Dynein und Kinesin) entlang der Mikrotubuli transportiert und in Ribosomen im Spine translatiert

• Kontrolle erfolgt wahrscheinlich durch Inaktivierung eines Repressors, entweder an der RNA oder an den dort vorhandenen Ribosomen

• NCAM (neuronal cell adhesion molecules)

• Cadherine

• Neurexin / Neuroligin

• Calcium-adhering

• transmembrane Glykoproteine der Zellmembran → stellen Zellkontakte her

• homophile Bindung wird über Calcium vermittelt

• es gibt 6 Gruppen von Cadherinen

• klassische Cadherine koppeln intrazellulär an verschiedene Proteine an, z.B. Catenine & Aktin-Cytoskelett

Lipide in der neuronalen Membran:

Phospholipide -> Phosphoglyceride, Sphingolipide

Lipid rafts:

• Zeichen sich durch einen hohen Gehalt spezieller Lipide aus

• hoher Gehalt an

  • Sphingolipiden -> Glycosphingolipide (Ganglioside) und Ceramid

  • Cholesterin

  • Lipiden mit langen Fettsäuren

es kommt zu einem überschwelligen Potential im Spine aber einem unterschwelligen im Dendriten

Vesikeltransport: über Mikrotubuli

Proteine: Dynein, Kinesin

-> dieser Transport ist wichtig, da der Ort der Stoffproduktion und der Ort des Stoffbedarfs entfernt voneinander liegen können

Oberflächenproteine aus der Familie der Immunglobuline

Funktionen:

• beeinflussen neuronale Verbindungen und können durch Interaktion mit Cytoskelett-Elementen intrazelluläre Signalwege ansteuern

• Funktion ist nachgewiesen bei Neuritenauswachsung, ~leitung, Zelldifferenzierung und ~überleben, und Synaptogenese, Plastizität und Gedächtnisbildung

Corpus callosum

Definition:

• Glykosphingolipide, die mehrere Kohlenhydrat-Gruppen mit einem sauren Zuckerrest besitzen

  -> also Oligosaccharid plus Ceramid (Untergruppe der Sphingolipide)

• sind Bestandteile aller Membranen

  -> scheinen in lipid rafts zu akkumulieren

  -> in Neuronen ca. 6% der Lipide

• Abbau erfolgt in Lysosomen unter anderem durch Hexosaminidasen -> entfernen die Zuckerreste

vermutete Funktionen:

• wichtig für immunologische Prozesse, Neuritenwachstum, Zellinteraktionen, Signaltransduktion

• Wirkung oft über Regulation des Calcium-Einstroms

Gyri (Sing. Gyrus):

• Windungen des Gehirns

Sulci (Sing. Sulcus):

• Furchen des Gehirns

Corpus callosum:

• tiefe Fissur (Sagittalfurche) zwischen den beiden Hemisphären des Vorderhirns

• Verbindung der Cortex- Hälften erfolgt allein durch diesen Balken

graue Substanz:

• dünne Schicht (Großhirnrinde, Zellkörper) die eine große Masse weißer Substanz (Axone, durch Myelinisierung “fettig“ hell) umgibt

• eingebettet in diese weiße Substanz sind mehrere Areale grauer Substanz (Epithalamus, Thalamus, Hypothalamus, Basalkerne und Amygdala)

-> Prä- und postsynaptische Seite werden durch verschiedene Adhäsionsmoleküle zusammengehalten

Klassen:

• Neuronal cell adhesion molecules (NCAM):

  • sind Oberflächenproteine aus der Familie der Immunglobuline

  • können homophil und heterophil binden

  • Funktionen:

    • NCAMs beeinflussen neuronale Verbindungen und können durch Interaktion mit Cytoskelett-Elementen intrazelluläre Signalwege ansteuern

    • Funktion ist nachgewiesen bei Neuritenauswachsung, ~leitung, Zelldifferenzierung und ~überleben, und Synaptogenese, Plastizität und Gedächtnisbildung

• Cadherine:

  • Cadherine (von Ca-adhering) sind transmembrane Glykoproteine der Zellmembran, die Zellkontakte herstellen

  • über Calcium wird eine homophile Bindung vermittelt

  • Funktion:

    • intrazellulär koppeln die klassischen Cadherine an verschiedene Proteine an, u.a. Catenine, Vinculin, a-Actinin und mit dem Aktin-Cytoskelett

Neurexin/Neuroligin:

• Neurexin ist ein präsynaptisches, Neuroligin ein postsynaptisches Protein

• vermutete Funktionen:

  • Erkennen der Zielzellen in der Entwicklung, vielleicht auch subzelluläre Targetdefinition

  • Definition von Synapsentypen (exzitatorisch/inhibitorisch)

  • Synapseninitiierung nach initialem Kontakt, durch Clustern von Neurexin und Neuroligin, dann Rekrutierung weiterer synapsenspezifischer Proteine

  • Stabilisierung von Zellkontakten, die durch andere Proteine initiiert sind, durch Rekrutierung von Neurexin/ Neuroligin bzw. Destabilisierung beim Abziehen von Neurexin/ Neuroligin