Das Axon ist der lange Ausläufer einer Nervenzelle, der sich am Ende mehr oder weniger stark verzweigt und dann synaptische Endigungen (Endknöpfchen) ausbildet, die dann mit anderen Nervenzellen, Muskelzellen oder Drüsenzellen Synapsen bilden [1].
Das Axon beginnt am sogenannten Axonhügel, einem Bereich zwischen Soma und dem eigentlichen Axon. Der Axonhügel spielt bei der Informationsverarbeitung der Nervenzelle eine besonders wichtige Rolle.
Struktur
Die Axone der Säugetierzellen haben oft eine Dicke von 0,5 bis 25 Mikrometern und eine Länge von bis zu 1 Meter [1,2]. Die sogenannten "Riesenaxone" einiger Tintenfische können einen Durchmesser von 1 mm haben [2].
Strukturell unterscheidet sich das Axon von dem Soma in einigen Punkten [2].
- Im Axon ist kein raues ER enthalten.
- Das Axon enthält so gut wie keine freien Ribosomen
- Die Axonmembran hat eine andere Proteinzusammensetzung als die Membran des Somas.
- Wegen der fehlenden Ribosomen findet im Axon keine Proteinsynthese statt; die benötigten Proteine zum Beispiel für die Synthese der Neurotransmitter und den Vesikeltransport müssen im Soma hergestellt werden.
Ein Axon ist oft verzweigt, die Seitenarme werden dann als Kollaterale bezeichnet.
Funktion
Die Funktion eines Axons ist die Weiterleitung elektrischer Impulse vom Zellkörper (Soma) zu den Synapsen in Form von Aktionspotenzialen (Informationsweiterleitung). Die Geschwindigkeit der Informationsweiterleitung hängt stark vom Durchmesser des Axons ab: Je dicker das Axon, desto schneller werden die Aktionspotenziale weitergeleitet.
Synaptische Endknöpfchen
Das Ende des Axons bzw. das Ende der Kollateralen ist stets verdickt und enthält viele Mitochondrien und Vesikel, die mit Neurotransmittern gefüllt sind, die sogenannten synaptischen Vesikel. Oft werden diese Endknöpfchen auch als "synaptische Endigungen" oder "Axonterminale" bezeichnet [2].
Die synaptischen Endknöpfchen müssen nicht zwingend am Ende des Axons sitzen. Es gibt auch Endknöpfchen, die in der Mitte des Axons entstehen und dann Synapsen mit anderen Nervenzellen bilden. Bear spricht hier von "boutons en passant", was so viel heißt wie "Endknöpfchen im Vorübergehen" [2].
Axonaler Transport
Innerhalb des Axons findet ein Transport von chemischen Verbindungen und zellulären Bausteinen in beide Richtungen statt. Der schnelle axonale Transport zum Beispiel der synaptischen Vesikel erfolgt unter ATP-Verbrauch an Mikrotubuli vom Soma zum Endknöpfchen (anterograder Transport) mit einer Geschwindigkeit von ca. 40 cm pro Tag, und von den Endknöpfchen zurück zum Soma (retrograder Transport) mit einer Geschwindigkeit von ca. 27 bis 28 cm / Tag. Daneben gibt es noch den langsamen axonalen Transport, der mit Hilfe der in jeder Zelle vorhandenen Plasmaströmung erfolgt. Vor allem die Bausteine der Mikrotubli, die für den schnellen Transport wichtig sind, werden auf diese Weise transportiert. Einen retrograden langsamen axonalen Transport hat man bisher noch nicht beobachtet [3, 4].
Einzelheiten zum axonalen Transport finden Sie auf der Lexikon-Seite "axonaler Transport".
Myelinhülle
Viele Axone sind nicht "nackt", sondern von einer schützenden Hülle aus anderen Zellen umgeben, klassisches Beispiel hierfür sind die Schwannschen Zellen, die das Axon regelrecht umwickeln und in ihrer Gesamtheit dann die Myelinscheide bilden. "Nackte" Axone werden als marklos oder nicht-myelinisiert bezeichnet, Axone mit einer Myelinscheide nennt man markhaltig oder myelinisiert.
Quellen:
- Lexikon der Biologie, Spektrum-Verlag 1998, Artikel "Axon"
- Bear, Connors, Paradiso: Neurowissenschaften, Springer-Verlag 2018
- Kandel, Schwartz, Jessel: Neurowissenschaften, Heidelberg 1996
- Schmidt, Schaible: Neuro- und Sinnesphysiologie, Heidelberg 2006.