Jürgen Klingauf: "Hypothese zur Signal-Übertragung widerlegt"

Fluoreszenzmikroskopische Untersuchung an Nervenzellen

Biophysik-Professor Dr. Jürgen Klingauf konnte eine langjährige Hypothese über die Signal-Übertragung zwischen Nervenzellen widerlegen: Die grundlegende Funktion der chemischen Signalübertragung hat der Biophysiker und spätere Medizin-Nobelpreisträger Bernhard Katz schon vor beinahe 60 Jahren erkannt und beschrieben. Katz beobachtete bei seinen Forschungen an Fröschen, dass auch ohne Erregung ständig chemische Impulse von Nervenzellen zu Muskelfasern übertragen werden. Auch im menschlichen Gehirn ist eine solche Grundaktivität zu beobachten. Forscher versuchen seit Längerem herauszufinden, welche Funktion diese spontane Freisetzung von Neurotransmittern im physiologischen Kontext hat. Vielfach wurde in der Wissenschaft spekuliert, dass die spontane Freisetzung von Neurotransmittern anders funktioniert als die Freisetzung von Neurotransmittern nach elektrischer Erregung - und dass daran gar zwei ganz unterschiedliche Arten von Vesikeln beteiligt sind.

Das Team um Klingauf, der das Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Medizinischen Fakultät der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) leitet, konnte diese Hypothese nun widerlegen. Die Forscher markierten dafür an isolierten Nervenzellen des Hippocampus - einem Teil des Gehirns - molekulare Komponenten von Vesikeln mit fluoreszierenden Farbstoffen. Unter dem Fluoreszenz-Mikroskop zeigte sich: Unabhängig davon, ob die Komponenten nach elektrischer Reizung der Nervenzelle oder während einer Phase spontaner Aktivität aufgenommen worden waren, nahmen sie nach anschließender elektrischer Reizung der Nervenzelle in gleichem Maße am Zyklus von Exozytose und Endozytose teil. Vesikel, die spontan gebildet werden, stellen offenbar keine separate Population dar, die durch elektrische Stimulation nicht mobilisiert werden könnte. "Damit bestätigt sich, was Katz schon vor rund 60 Jahren ahnte", erläutert Klingauf: "Die spontane Vesikel-Verschmelzung an Synapsen ist als Grundereignis zu verstehen, das in multipler und synchronisierter Form auch für die Signalübertragung nach elektrischer Erregung verantwortlich ist."

Originalliteratur:
Yunfeng Hua, Raunak Sinha, Magalie Martineau, Martin Kahms, Jürgen Klingauf: A common origin of synaptic vesicles undergoing evoked and spontaneous fusion; Nature Neuroscience, 13, 1451-1453 (2010); doi:10.1038/nn.2695

http://www.uni-muenster.de

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