Axonaler Transport

Aufgrund des Fehlens synthesefähiger und phagozytierender Zellorganellen im Axoplasma vollziehen sich die maßgeblichen Stoffwechselprozesse der Neurone innerhalb des organellenreichen Perikaryons. Hierzu zählen die Proteinbiosynthese von axonalen Komponenten (Zellmembranbestandteile und Axoplasma) und Neurotransmittern, sowie die Modifikation bzw. Phagozytose axonal aufgenommenen "Fremdmaterials" (z.B. enzymatisch deaktivierter Neurotransmitter).

Intraaxonale Transportprozesse können in zwei Richtungen laufen:

• anterograder Transport: Der anterograde oder auch zentrifugale Transport erfolgt vom Perikaryon in Richtung der Telodendren bzw. Endknöpfchen.
• retrograder Transport: Der retrograde oder auch zentripetale Transport erfolgt vom Axon zum Perikaryon.

Die Geschwindigkeit des anterograden Transportes ist vom jeweilig transportierten Syntheseprodukt abhängig. Der zentral gelegene, schnelle anterograde Transport von Membranproteinen und vesikulär verpackten Neurotransmittern erreicht Transportgeschwindigkeiten bis zu 400 mm/Tag. Der langsame anterograde Transport dient dem Axoplasmaaustausch, erreicht Transportgeschwindigkeiten bis zu 30 mm/Tag und findet direkt unterhalb der Plasmamembran statt.

Retrograd werden Abbauprodukte zu den Lysosomen der Perikarya transportiert. Auf gleichem Wege gelangt der von Fibroblasten exprimierte neuronale Wachstumsfaktor (NGF) in den Zellkern, wo er die Expression verschiedener Zielgene induziert.

Weiterhin ist der retrograde Transport an der Pathogenese verschiedener Erkrankungen beteiligt.

Das Transportsystem des axonalen Transportes besteht aus einer mikrotubulären Leitschiene, (Neurotubuli), an der die Motorproteine Kinesin und Dynein inserieren.

Die Motorproteine können rezeptorvermittelt spezifische Substanzen binden und diese mittels Konformationsänderung ihrer Molekülstruktur entlang der Leitschiene transportieren. Dabei wandert Kinesin vom instabilen, zellkernnahen minus-Ende der Mikrotubuli-Filamente zum stabilen plus-Ende (anterograder Transport). Dynein transportiert in die entgegengesetzte Richtung (retrograder Transport).

Der retrograde axonale Transport spielt eine Rolle bei der Pathogenese verschiedener Krankheitsbilder:

Herpes-Infektionen (Herpes simplex, Herpes zoster) beruhen auf retrogradem Transport des Virus in das Perikaryon sensibler Neurone. Auf eine zunächst asymptomatische Latenzzeit – innerhalb derer die Virus-DNA repliziert wird – folgt eine virale Invasion des innervierten Zielgebietes mit nachfolgender Entzündung.

siehe auch: Varizellen, Gürtelrose

Bei Wundinfektionen mit Clostridium tetani wird das Bakterientoxin Tetanospasmin neuroaxonal retrograd in die Perikarya der Alpha-Motoneurone des Rückenmarkvorderhorns transportiert. Im Rückenmark inhibiert Tetanospasmin die Ausschüttung von Glycin aus den motorisch hemmenden Renshaw-Zellen.

siehe auch: Tetanus, Renshaw-Zelle