Tunneling nanotubules

BLOG: Anatomisches Allerlei

Kopflose Fußnoten von Helmut Wicht
Anatomisches Allerlei

Es ist eine Schande.
Da tut sich mal was grundlegend Neues in der mikroskopischen Anatomie, und ich bekomme es erst mit fünfjähriger Verspätung mit. Hier sind die Links zu der Originalpublikation von 2004 in Science: Nanotubular Highways for Intercellular Organelle Transport und zu einer, wie ich finde, sehr guten aktuellen Zusammenfassung in New Scientist: Tunnelling nanotubes: Life’s secret network aus der ich auch das Bild gemopst habe. Der Urheber des Bildes ist Paul McMenamin. Es geht um das feine Fädchen, das die grüne Zelle links oben mit der im Zentrum des rechten unteren Bildquadranten verbindet.

 

Das ist ein "tunneling nanotubule".

Das ist Ihnen egal? Ja, da kann ich Ihnen auch nicht helfen. Aber die Dinger könnten einer der Gründe dafür sein, warum wir immer noch nicht verstanden haben, wie das Hirn funktioniert. Und es vielleicht auch nie verstehen werden.

Die "tunneling nanotubules" sind eine ganz neue Klasse von Zellkontakten. Naja – so neu auch wieder nicht, ich kenn’ sie noch aus meinem Studium. Aber da wurde mir eingebleut, dass jene fadendünnen Membranschläuche, die zwei Zellen verbinden, nur bei Bakterien und gewissen Einzellern vorkämen. Sie "Pili" ("Haare") zu heissen lehrte man mich, den Begriff der "Konjugation" mir zu merken wies man mich an. Via dieser "Haare", via dieser "Tentakeln" tauschten die Zellen im Vorgang der "Konjugation" Erbmaterial aus, ohne dass die Zellen verschmölzen, wie es für die Gameten (Ei- und Samenzelle) der vielzelligen Tiere typisch sei. Der "Tentakel-Sex der Einzeller", hahaha (…der ist für die Insider von d.t.j. – Hallo Hauke, wie geht’s denn immer?).

Nun also "tunneling nanotubules" zwischen den Zellen von vielzelligen Organismen, Maus und Mensch. Gefunden hat man sie erst in Zellkulturen, dann aber auch "in vivo" (im Immunsystem, zwischen Nervenzellen und Muskelzellen, zwischen Immunzellen und Nervenzellen) und man muss kein Prophet sein, um vorherzusagen, dass sie wahrscheinlich auch im Gehirn, zwischen Neuronen und/oder Gliazellen auftauchen werden. Tun wir mal so, als ob es so wäre.

Was hat das mit "Hirnfunktion", besser gesagt: mit unserem Nicht-Verstehen derselben zu tun? Nun, ganz einfach: unsere Vorstellungen von der Funktionsweise hängen davon ab, was wir strukturell über das Organ wissen. Die Alten, nur mit dem Skalpell bewehrten Anatomen fanden das Hirn irgendwie matschig/drüsig. Ergo liessen Sie es auch wie eine Drüse funktionieren: die Flüssigkeit im Inneren des Gehirns, der Liquor war’s, der die Funktion trug. Bei Descartes wird sogar eine Art von "Hirnhydraulik" daraus. Die Liquorstrom, der Liquordruck sei es, der die Empfindungen und die Muskelreaktionen darauf vermittle.

Bien, jetzt im Schnellgang: Malphigi entdeckt die "Bioelektrizität", das Nervensystem wird als "elektrisches" Gewebe erkannt (DuBois-Reymond), die Neuronendoktrin wird aufgerichtet (Cajal), die Synapse (Sherrington) als Kommunikationspunkt zwischen Neuronen etabliert, und damit hätten wir das ganze Armatorium beeinander, das zum Modell von Gehirn als "connection machine" geführt hat: Neurone als diskrete, womöglich logischen Schaltelementen vergleichbare Einheiten. Das Gehirn als Computer, die Neurone als "Hardware", auf der die "Software" des Verhaltens abläuft. Ich muss Ihnen nicht sagen, dass das daneben ging.

Es ging daneben, weil das Gehirn nicht statisch, sondern plastisch ist, weil die Synapsen selbst sich verändern (Stichwort: Hebb’sche Synapsen/LTP), weil die Neurone nicht nur gerichtet synaptisch, sondern auch noch elektrisch ungerichtet über "gap junctions" verbunden sind, weil die Gliazellen auch elektrisch aktiv sind und die Neurone beeinflussen (und vice versa!) und weil überall Hormone und Neuromodulatoren herumsuppen, die die Aktivität riesiger Zellverbände beeinflussen. Mit anderen Worten: die Platine entwickelt beträchtliches Eigenleben, das Programm benimmt sich entsprechend seltsam um stürzt hin und wieder ab – oder liefert  zumindest unvorhersagbare Resultate.

Und jetzt die Nanotubuli. Mal gegeben, dass sie auch im Gehirn vorkommen, kriegen wir ganz neue Probleme. Die oben erwähnten "gap junctions", die Zellen auch elektrisch koppeln, erlauben den Durchtritt kleiner Moleküle von Zelle zu Zelle: Glucose zum Beispiel passt durch. Durch die "tunneling nanotubules" jedoch passen ganz andere Kaliber: grosse Proteine, ja, ganze Zellorganellen, wie Mitochondrien. Das heisst: im Prinzip könnte ein Neuron, sozusagen "mit Sack und Pack" in das andere Neuron "umziehen", und dabei das ganze Inventar an Transkriptionsfaktoren, enzymatischer Maschinerie etc. einfach mitnehmen. Gut, das ist vielleicht zu extrem formuliert: aber zumindest könnten die via Nanotubules gekoppelten Neurone ihre "zellbiologischen Schicksale" synchronisieren: "was Dir widerfährt, widerfährt auch mir", und zwar unabhängig von den verschiedenen "Schaltkreisen" und Funktionszuständen, in denen "wir gerade stecken".

Mit nochmal anderen Worten: schon wieder ein neuer Kommunikationskanal, schon wieder etwas, das es uns schwerer machen wird, zu verstehen, "wie das Gehirn funktioniert". Was für ein Glück, dass ich persönlich das nie wissen wollte. Insgeheim glaub’ ich nämlich, dass es nicht funktioniert, zumindest nicht richtig – aber das ist schon wieder Metaphysik, und davon wollt’ ich heut’ nicht reden.

Helmut Wicht

Veröffentlicht von

Gedankenfragmente von Helmut Wicht, Dozent an der Frankfurter Universität, über Neurobiologie, Anatomie, Philosophie, Gott und die Welt. Seine eigentliche Expertise bezieht sich auf die (Human-)anatomie und die vergleichende Anatomie des Nervensystems.

8 Kommentare

  1. @ S.

    Über diesen aktuellen Aufsatz bin ich überhaupt erst auf die Nanotubules gestossen und habe mich “rückwärts” bis zur Originalpublkation in Science gehangelt.

    Bliebe übrigens nich nachzutragen dass, wenn ich mich recht entsinne, solche “weitlumigen” Zytoplasmakontakte auch im Pflanzenreich weit verbreitet sind. “Plasmodesmen” oder so ähnlich .. nur sind sie bei weitem nicht so lang.

  2. Tinyurl

    Ist zwar Offtopic, aber ich habe bemerkt, dass Sie hier mit tinyurl auf die externen Seiten linken. Ich würde Ihnen davon abraten, weil sobald tinyurl den Dienst einstellt werden alle Weiterleitungen wertlos. Zudem erkenne ich den Sinn darin nicht ganz, warum man URLs in einem Blog-Eintrag verkürzt darstellen sollte.

    Viele Grüße

  3. @ Linker

    Herr Linker!
    Das ist lustig!
    Sie heissen wirklich so und sorgen sich um Links?
    Sie haben natürlich recht. Das mit dem “tinyurl” ist mir eine liebe Gewohnheit in emails und im usenet geworden, die hier natürlich überhaupt keinen Sinn hat. Zumal’s ja um laaaaange Dinge (Nanotubules) geht. Ich flick’ das demnächst.
    Grüße
    Wicht

  4. @ Wicht

    Helmut, nehmen wir mal an, man entdeckt diese nanotubules im Gehirn. Die Funktion ist ja soweit auch bekannt, wie Du es beschriebst, aber wozu könnte das gebraucht werden? Oder tappt man da im Dunkeln?

  5. @ Huhn

    “Ich mache es ganz fix.”

    …eien Mutter, wie eine Mutter bist Du zu uns! Danke!

    Zu Deiner Frage:
    Kein rechte Ahnung. Momentaner Stand der Dinge ist, dass diese Dinger bei pathologischen Vorgängen (Ausbreitung von viralen/prionalen Infektionen), bei Differenzierungs- und Regenerationsvorgängen und bei der Aktivierung grösserer Verbände von Immunzellen eine Rolle spielen.

    Der Punkt, den ich zu machen versuchte, ist eigentlich nur der, dass wir nun womöglich NOCH einen Kommunikationskanal zwischen den Zellen des Nervengewebes habe, der die Analyse von dessen Funktion erschweren wird.

    Wildestens spekuliert: die Nervenzellen, von denen wir momentan glauben, dass es hauptsächlich ihre kurzfristige, elektrische Synchonisation sei, die die Funktionen des Gehirnes trägt, könnten auf diesem Weg lanfristige “metabolische Schicksalsgemeinschaften” einrichten, die womöglich auch zur Funktion beitragen. Von mir aus: ein Substrat für’s Langzeitgedächtnis?

    WILDE Spekulation, verzeih. Nochmal: noch wissen wir nicht, ob’s die Dinger im ZNS gibt.

  6. Mutti

    Wat? Mutter? Na hör mal, ich bin doch nicht Euer Erziehungsberechtigte. 😉

    Ja, das Langzeitgedächtnis fiel mir auch spontan ein. Schließlich könnten Informationen einfach so durchs Hirn wandern.
    Ich habe auch mal von Menschen gehört, die durch einen Unfall ein Teil ihres Hirnes verloren und dann der verbliebene Teil dies übernommen hat (soll aber nicht bei jedem klappen). Ob es stimmt weiß ich nicht, aber diese nanotubules – falls sie im Gehirn vorkommen – wären sicher nicht der Grund dafür, weil die Tunnel viel zu kurze Wege überbrücken.

    Tja, das dynamische Gehirn. Ich kann mich noch an einen Artikel in Gehirn&Geist erinnern, als Detlef Linke das Beispiel von einem verliebten Gehirn brachte. Wenn wir uns so richtig dolle verlieben, dann “baut” sich unser Hirn “um”. Wahrscheinlich ist dann die Trennung so schwer zu überwinden, weil das Leben mit diesem Menschen “programmiert” ist. Das ist alles schon erstaunlich.

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