Neuro (Subject) / Lektion2 (Lesson)

Zweiter Teil für die Klausur

This lesson was created by MarieGro.

Learn lesson

This lesson is not released for learning.

back  |  next 2 / 3

• Molekulare Mechanismen -aus einem Neuralrohr entstehen eine Vielzahl von Strukturen aufgrund der Unerteilung des Neuralrohrs in verschiedene Neuromere (wie bei Tieren die Segmentierung) -Homebox gene (in Drosophila) –regulieren Segmentierung der Tiere/ des Menschen -Hox Gene im Säuger -Transkriptionsfaktoren (enticklungsabhängig produziert) -regional exprimierte Transkriptionsfaktoren -Early response genes (ERGs) -Signalmoleküle (Wachstumsfaktoren) -Gradienten diffusibler und membrangebundener Signale
• Epigenetische Einflüsse kontrollieren entwicklungsmäßige Entscheidungen -Wachstumsfaktoren -Transmitter -andere Liganden Liganden-aktivierte intrazelluläre Signalwege induzieren z.B. die Aktivierung von “Early response Genes”
• ERGS -bilden Proteine, die Auswirkungen auf Proteine im Cytoplasma haben -steuern LRG (late), deren Produkte cytoplasmatische Proteine sind Produkte der ERGs: TFs, cytoplasmatische Enzyme, sekretierte Cytokine (z.B. IL6), Membranproteine
• Ventrikularschicht/Zone germinale Zone, Neuroepithel =innere Zellschicht, die das Lumen des Neuralrohrs auskleidet -außerordentlich hohe Proliferationsaktivität -sich teilende Vorläuferzellen durchlaufen stereotypes Muster von Zellbewegungen (sowohl an Ventrikulärschicht, als auch Pialer Oberfläche gebunden) -hier entstehen sowohl Nervenzellen als auch Glia
• Zellbewegungen im eukaryotischen Zellzklus -In G1: Nucleus nah der Ventrikulärschicht -in S: Nucleus und umgebendes Cytoplasma wandern in Richtung der pialen Oberfläche; DNA wird repliziert -in G2: Zelle wächst und wander wieder Richtung Ventrikulärschicht -in Mitose: Zellen verlieren Verbindung zur pialen Oberfläche und teilen sich   -können sich horizontal oder vertikal teilen à unterschiedliche Verteilung der Transkriptionsfaktoren -unterschiedliche Verteilung von Proteinen entscheidet über Zellschicksal (Transkriptionsfaktoren!)
• Schicksal der wandernden Tochterzelle hängt ab von : Alter, Lage in der Ventrikulärzone, Umgebung
• Neurogenese Prozess, bei dem Neuronen gebildet werden
• Inside-Out Gradient die ältesten Zellen sind in der untersten Schicht -neue Zellen wandern von der Ventrikulärschicht, an den älteren Zellen vorbei und liegen über auf diesen -Experiment: Mutter wurde radioaktives Thymidin nach verschiedenen Zeitabständen injeziert à erste Injizierung in unteren Schichten sichtbar usw.
• Neuronale Migration -Neurone wandern entlang der Radialgliazellen (Astrozyten), die Fortsätze bis in obere Schichten haben und somit als Schienen nach außen dienen; ist der Transport abgeschlossen werden die Fortsätze eingezogen und die Zellen werden zu Epenylzellen (bewegen Flüssigkeit in den Ventrikeln) -Neuregulin: Marker - spezifisch für migrierende -ECM Bestandteile, Zelladhäsionsmoleküle an der Wanderung beteiligt
• Neuronale Wanderung im PNS -Zellen der Neuralleiste werden zu sensorischen, sympathischen, parasympathischen und enterischen (Nervenzellen im Darm, Eingeweide)) Neuronen des PNS -spezifische Peptidhormonwachstumsfaktoren können dafür verantwortlich sein, dass Neuralleistenzellen sich zu verschiedensten Zellen differenzieren (adrenerge, cholinerge Neurone, Chromaffinzellen, Melanocyten (Hautzellen),Darmzellen) - Reelin Mutation: Wanderung X
• Aktinfilamente verantwortlich für Formänderung von Lamelli- und Filopodien für Richtungswachstum und Auswuchs des Growth Cones [GAP43 -growth associated protein] -G-Aktin schließt sich zu langen F-Aktin-Polymeren zusammen -ständige Polymerisation/Depolymerisation
• Lamellipodien breit und kurz, aus Wachstumskegel
• Filopodien: Auswüchse an den Lamellipodien, lang und dünn, durch Ca2+ reguliert, Aktin setzt sich immer vorne an (so wächst die Zelle)
• Mikrotubuli -verantwortlich für die Verlängerung des Axons selbst -parallel zur Achse des Axons -transportiert Proteine vom Soma zum Axonende -polymerisieren zu Röhren, aber 50% lösliches Tubulin -dynamisch: ständiger Auf-und Abbau -Angriffspunkt von Zytostatika (Transport beeinträchtigt = Empfindungsprobleme)
• MAPs : Mikrotubuli-assoziierte Proteine –besonders vertreten in Nervenzellen , dienen der Stabilisierung und sind in der Lage Abstand (Bündelung) der Mikrotubuli zueinander zu regulieren (v.a. in Dendriten)
• Tauprotein:  bindet an Mikrotubuli und reguliert deren Zusammenbau
• Intermediärfilamente -Neurofilamente und Gliafilamente (Astrocyten) -Grundstruktur: N-terminaler Kopf; helikale Domäne; C-terminaler Schwanz -Ausbildung seilartiger Strukturen -ragen bei Phosphorylierung raus; bei Deph. Werden sie reingezogen -Abstand zw. Intermediärfilamenten wichtig für axonalen Durchmesser -Haare und Nägel
• Verteilung der Cytoskelettbestandteile sichtbar machen: Aktinfilamente durch Aktin, Mikrotubuli durch Tubulin und Intermediärfilamente durch Vimentin
• Aktin Polymerisation -Tubulin und Aktin sowohl als freie, lösliche Monomere im Growth cone zu finden als in Filamenten (Aktinfilament/Mikrotubuli) -Polymerisation und Depolymerisation von Aktinà Richtung des Wachstums (hin/weg vom Substrat) - Polymerisation und Depolymerisation von Tubulin à festigt Richtung durch Stabilisation des Axonsshafts -Polymerisation/Depolymerisation durch Aktin/ Mikrotubuli -bindende Proteine  und durch Veränderungen der intrazellulären Ca2+-Konzentration durch spannungsabh. Ca2+ Kanäle und TRP-Kanäle reguliert
• Anordnung der Mikrotubuli - MTOC: aus ihm wachsen Mikrotubuli heraus; konstante Orientierung zu diesem Punkt, enthalten γ-Tubulin -Orientierung am + Ende (schnell wachsendes Ende), wächst nach außen -Richtung entscheidend für axonalen Transport -schneller axonaler Transport in beide Richtungen (z.B. Mitochondrien) -in Dendriten in beide Richtungen orientiert (sowohl + als auch – Ende außen)
• ANorndung Cytoskelettbestandteile -im Axonschaft mehr Mikrotubuli, im Growth cone Aktinfilamente
• Für die Orientierung des Wachstumskegels -ECM         -Wachstumsfaktoren, die von Nachbarzellen ausgeschüttet werden können
• Zelladhäsionsmoleküle -Cadherine (Adhäsion Calcium-abhängig) -CAM zur Superfamilie der IgG -Integrine (Bindungspartner/Rezeptoren für Moleküle der ECM) -wichtig bei komplexen Vorgängen zur Ausbildung von Gewebe
• Cadherine -Calcium abh. Zelladhäsionsmoleküle -ohne Ca2+ lockere Anordnung; mit Ca2+ straff und können Partner binden -verbinden Aktinfilamente zweier Zellen miteinander (über Ankermolekül – z.B. Neuralrohr) -Bindung à intrazelluläre Kaskaden à Veränderungen im Cytoskelett -auch bei Desmosomen und Adhäsionsgürtel -aktivieren β-Catenin, welches Genexpression beeinflusst Wichtig bei: Entwicklungsprozessen, Wanderungsprozesse von Neuronen (in die Peripherie)
• CAMs -Calcium unabh. -assoziiert mit Faszikulation(Bündelung) von Axonen -ähnlich Immunglobulinen -N-CAM: neuronale Zelladhäsions-Molekül -beeinflussen Navigation und axonalen Auswuchs àwenig Salinsäure: axonale Faszikulation (zsm.) àviel Salinsäure: Axone werden auseinander gehalten
• Gemeinsamkeiten Cadherine und Cams -in wachsenden Axonen, Growth cone und umliegenden Zellen -wirken als Ligand und Rezeptor -meistens homophile Bindung -können an sich selbst binden
• Integrin-Rezeptoren der ECM -wichtig bei der Lenkung des Axon-Wachstums -stimulieren axonales Wachstum -Integrine binden an Moleküle der ECM, bringen Signale aus der ECM ins Zellinnere -ECM wird von den Zellen selbst oder benachbarten Zellen gebildet -Bindung stimuliert Kinase-Kaskaden und dadurch axonales Wachstum -Integrin-enthaltende Verbindungen verknüpfen Zellen mit dem Substrat -Fokalkontakte(Ahesion plaques): Verknüpfungen Zelle(F-Aktin) mit Untergund, Zellen haften sich an Untergrund gehen nach vorn – haften- ziehen Zellen nach
• ECM -Netzwerk aus Makromolekülen -Proteine und Polysaccharide -Polysaccharidketten: Glucosaminoglycane (GAGs) -GAGs kovalent verknüpft mit Proteinen: Proteoglycane (hydriert) -Fibröse Proteine: Kollagen, Fibronectin (wachstumfördernd), Laminin, Elastin -Integrine (Growth cone receptors) binden spezifisch an fibröse Proteine der ECM -wird von den Zellen, die darin liegen, produziert (Fibroblasten, Chondroblasten, Osteoblasten) -in PNS von großer Bedeutung, im ZNS Rolle unklar (wenig vorhanden) -Strukturgerüst des Körpers vor allem in Haut und Knochen -ECM speziell im Bindegewebe (nimmt dort mehr Raum ein als die Zellen)
• -Fibröse Proteine: -Fibröse Proteine: Kollagen, Fibronectin (wachstumfördernd), Laminin, Elastin
• Intrazelluläre Kommunikation durch ECM -hält Zellen und Gewebe zusammen -stellt ein hochorganisiertes Netzwerk dar, an denen Zellen wandern können -Zell-Matrix-Junctions: in spezialisierten Bereichen ausgebildet, ermöglichen Kontakte zwischen Plasmamembran und Matrix -Verknüpfung mit Zellmembran über Fibronectin und Integrine -Proteoglykanmoleküle (bis zu 90% aus Kohlenhydraten): heften sich nichtkovalent an lange Polysaccharidmoleküle (Hyaluronsäure) und bilden Komplexe -Kollagenfasern sind in ein Geflecht aus Proteoglykankomplexen eingebettet
• Ephrine (weitere Klasse von Axon Guidance Molekülen) -Ephrine binden an Eph Rezeptoren(Tyrosinkinase Rezeptoren) und lösen intra. Signalkaskade aus (RTK!) -Extrazelluläre Domäne kann abgespalten werden, dann wird das axonale Wachstum inhibiert -Eph Rezeptoren können mittels Endozytose entfernt werden: axonales Wachstum gestoppt
• Auswuchs von Neuriten, Erhaltung der Neuronen, Wanderung, Axon Guidance wird reguliert -Substrat -Zelloberflächenmoleküle (nicht diffusible Signale) -diffusible Signale (tropisch, richtungslenkend) -chemotaktische Moleküle, die als neurotrophe Faktoren wirken)
• Diffusible Signale -chemotaktische Moleküle: -Netrin (chemoattraktiv) -Semaphorin (chemorepellent/abstoßend-verhindern Auswuchs der Nervenzelle) -tropische Faktoren (richtungsweisend) -trophische Faktoren (unterstützen Wachstum und Überleben der Neurone)
• Nicht diffusible Signale -Zelloberflächenmoleküle: -Integrinrezeptoren (binden an ECM-Moleküle) -Cadherine -CAMs Bestandteile der ECM: -Laminin -Kollagen -Fibronectin -Ephrine und Eph Rezeptoren (Rezeptor-Tyrosin-Kinasen)
• Netrine -chemotrope Moleküle während der Entwicklung des Rückenmarks (Axone wachsen in Richtung floor plate oder zu transfizierten Zellen: diffusibler chemotropischer Faktor) -chemoattraktive Signale, wirken bei Entscheidung mit, ob Axone ipsilateral wachsen oder Mittelachse überqueren (auch beim Optischen Chiasma, Corpus callosum)
• Semaphorine • Größte Familie der zurückweisenden Moleküle • Entweder an der Zelloberfläche gebunden odersekretiert • Rezeptoren (Transmembranproteine) an Growthone • Signal führt zu Calcium-Konzentrationsänderung, Kinase-Aktivierung, Cytoskelettveränderung
• MAG, NOGO -Bestandteile des Myelins (MAG-Myelin-assoziierte Glykoproteine,NOGO) verhindern ebenfalls den Auswuchs der Nervenzelle
• Axongeneration /Regeneration wachsende Schwannzellen im PNS fördern Axonregeneration; Myelinkomponenten im ZNS inhibieren Regeneration
• Neurotrophe Faktoren/ Neurotrophine -lokaler Einfluss auf Neuritenwachstum durch Freilassen von Calcium -Familie von 5 Mitgliedern • NGF: Nerve growth factor • BDNF: Brain derived neurotrophic factor • NT-3 : Neurotrophin 3; NT 4/5: Neurotrophin 4; NT6 (nur im Fisch) -Rezeptoren: low affinity receptor: P75; vor allem Tyrsosinkinase-Rezeptoren TRK A,B und C
• Nerve Growth Factor Signaling (TrkA) • NGF reguliert Differenzierung, Überleben, Neuritenwachstum sympathischer & sensor. Neurone • Bindet an TrkA und triggert die Ras-Kaskade à Aktivierung vieler Proteinkinasen ànukleare Translokation à Aktivierung Transkriptionsaktivatoren z.B. CREB: Neuritenwachstum, Differenzierung • Phosphorylierung von TrkA kann auch Phospholipase Cγ aktivieren à vermehrte Bildung der second messenger IP3/DAG: Neuritenwachstum, Differenzierung • Aktivierung von TrkA kann auch über PI3-Kinase zur Aktivierung der Akt Kinase (PKB) führen: Zell-Überleben
• Bewegungskontrolle 1.local circuitry 2.upper motor neurons 3.Cerebellum 4.Basalganglien
• Local circuity: in der grauen Substanz des Rückenmarks und Tegmentum des Hirnstamms, koordinierte Bewegungen -lower motor neurons: Axone aus Rückenmark/Hirnstamm innervieren Skelettmuskulatur; jeder Befehl für eine Bewegung wird von ihnen übermittelt                 -local circuit neurons: synaptischer Output zu lower motor neurons
• upper motor neurons Zellkörper im Cerebralkortex oder Hirnstamm, Axone formen Synapsen mit local circuit neurons (selten auch mit lower motor neurons) -essentiell für die Initiierung gewollter Bewegungen
• Cerebellum regulieren Aktivität der upper motor neurons; Korrektur von Bewegungen
• Basalganglien Verbindungen zu upper motor neurons; unterdrücken ungewollte Bewegungen
• Motorneuronenpool -alle Motorneurone, die den gleichen Muskel innervieren (jedes lower motor neuron innerviert Fasern eines einzelnen Muskels) -verlaufen parallel zur Längsachse des Rückenmarks
• topographische Anordnung -medial motor neuron pools: Körperhaltung und Gleichgewicht, liegen in der Mitte; Input von upper motor neurons durch lange Projektionen in der ventralen weißen Substanz des Rückenmarks -laterale motor neuron pools: lateral angeordnet; innervieren distale Muskulatur (Gliedmaßen); Projektionen durch den lateralen Teil der weißen Substanz -medial circuit neurons (long distance): Axone reichen zu vielen Rückenmarksegmenten, auch contralaterale Verbindungen -lateral circuit neurons (short disctance): kurze Axone, vorwiegend ipsilateral
• Lower motor neuron γ-Motorneurone -innervieren Muskelspindel (intrafusale Fasern) α-Motorneurone innervieren extrafusale Fasern
• Motor-Einheiten = α-Motorneuron und seine Verbindungen zu Muskelfasern bilden eine motor unit -variieren in Größe und Muskelfasertyp, der innerviert wird
• slow (S) motor units -kleine Motoreinheiten -rote Muskelfasern (reich an Myoglobin) -kontrahieren langsam mit weniger Kraft -viele Mitochondrien à ausdauernd àaufrechte Körperhaltung gewährleisten

back  |  next 2 / 3