Axonaler Transport

Synonyme: Axoplasmatischer Transport, axoplasmatischer Fluss, neuroaxonaler Transport
Englisch: axoplasmic transport

1 Definition

Als axonalen Transport bezeichnet man motorproteingekoppelten Transportprozesse zwischen Nervenzellkörper (Perikaryon) und Axon.

2 Hintergrund

Aufgrund des Fehlens synthesefähiger und phagozytierender Zellorganellen im Axoplasma vollziehen sich die maßgeblichen Stoffwechselprozesse der Neurone innerhalb der organellenreichen Perikarya. Hierzu zählen

• die Proteinbiosynthese
  • axonaler Komponenten (Zellmembranbestandteile und Axoplasma) zur Axonregeneration und
  • von Neurotransmittern
• die Modifikation bzw. Phagozytose axonal aufgenommenen "Fremdmaterials", z.B. enzymatisch deaktivierter Neurotransmitter

3 Einteilung

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 Transport ("zentripetaler" Transport) erfolgt vom Axon zum Perikaryon

3.1 Anterograder Transport

Die Geschwindigkeit des anterograden Transportes ist vom jeweilig transportierten Syntheseprodukt abhängig. Man unterscheidet

• einen zentral gelegenen schnellen anterograden Transport mit Transportgeschwindigkeiten bis zu 400mm/Tag für
  • Membranproteine und
  • vesikulär verpackten Neurotransmittern und
• einen dicht unterhalb der Zellmembran stattfindenden langsamen anterograden Transport zum Axoplasmaaustausch (Transportgeschwindigkeiten bis zu 30mm/Tag)

3.2 Retrograder Transport

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

Weiterhin ist der retrograde Transport an der Pathogenese verschiedener Erkrankungen beteiligt (s.u.).

4 Molekulare Transportmechanismen

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:

• Kinesin wandert vom "instabilen" zellkernnahen (-)- Ende des Mikrotubulus zum stabilen (+)- Ende (anterograder Transport)
• Dynein transportiert in die entgegengesetzte Richtung (retrograder Transport)

5 Pathophysiologie

Der retrograd axonale Transport ist ursächlich bei der Pathogenese verschiedener Krankheitsbilder:

5.1 Virale Infektionen

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

siehe auch: Varizellen, Gürtelrose

5.2 Tetanus

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