Axon

Achsenzyinder, Neurit

Unter dem Begriff Axon versteht man den röhrenförmigen Fortsatz einer Nervenzelle, welcher aus dem Nervenzellkörper stammende Impulse in die Ferne weiterleitet.

Innerhalb des Axons befindet sich eine Flüssigkeit, das Axoplasma, welches dem Zellinhalt (Zytoplasma) anderer Zellen entspricht. Hier befinden sich Zellorganellen wie Mitochondrien oder Vesikel, Ribosomen kommen hier klassischerweise nicht vor.

Die Membran um das Axon herum bezeichnet man als Axolemm und die aus diesen beiden Komponenten bestehende Struktur als Nervenfaser. Die meisten Zellen besitzen nur ein Axon, es gibt allerdings Ausnahmen mit mehreren Axonen und sogar Zellen, die gar kein Axon besitzen (wie zum Beispiel die Amakrinen Zellen der Netzhaut).

Je nach Nervenzelle kann die Länge eines Axons von unter einem Millimeter bis über einen Meter (zum Beispiel diejenigen Nerven, die vom Rückenmark bis zu den Fußmuskeln ziehen) variieren. Der Durchmesser eines Axons beträgt üblicherweise etwa 0,05 bis 20 µm.

Ein Axon nimmt seinen Ursprung direkt unterhalb des Nervenzellkörpers (Soma). Dort befindet sich der sogenannte Axonhügel, der immer unbehüllt ist. An dieses Initialsegment schließt sich die Hauptverlaufsstrecke an, die entweder frei liegt oder von Mark- bzw. Myelinscheiden umgeben ist (s.u.).

Normalerweise sind Axone unverzweigt, bei einigen gehen jedoch auch Abzweigungen in dessen Verlauf hervor, die man Kollateralen nennt. Am Ende des Axons ergibt sich typischerweise eine baumartige Aufzweigung. So entsteht eine Vielzahl von knopfartigen Erweiterungen (Telodendren), die entweder in direktem Kontakt zu einer weiteren Nervenzelle stehen oder Verbindung zu einer Muskel- oder Drüsenzelle haben, auf die sie einen elektrischen Impuls übertragen.

Beim Menschen beginnt das Wachstum von Axonen bereits in der Embryonalzeit. Notwendig für ein regelrechtes Wachsen ist der Wachstumsfaktor NGF, welcher von den zukünftigen Zielstrukturen des Axons produziert wird.
Der Wachstumskegel empfängt dieses chemische Signal, woraufhin das Axon sich in die entsprechende Richtung verlängert. Sollte es einmal nicht gelingen, dass das Axon seine Zielstruktur erreicht, so geht es schließlich durch den programmierten Zelltod (Apoptose) zugrunde.
Kommt es zu einer Durchtrennung eines Axons ist im Gegensatz zu dieser frühen Entwicklungsphase im ausgereiften ZNS keine Regeneration möglich, es entsteht eine Narbe aus Gliazellen.

Im PNS (peripheren Nervensystem) hingegen ist je nach Art der Verletzung bis zu einem gewissen Grade eine Regeneration möglich, wobei das sich neu bildende Axon mit einer Geschwindigkeit von maximal etwa 2 bis 3 mm pro Tag wächst. Der Prozess kann also einige Zeit dauern. Manchmal, besonders bei großflächigen Axonschäden, ist jedoch auch hier keine Heilung möglich.

Axone lassen sich anhand verschiedener Faktoren einteilen. Zum einen unterscheidet man:

• myelinisierte von
• nicht myelinisierten Axonen.

Eine Myelinschicht besteht aus spezialisierten Zellen, die sich praktisch um das Axon herum wickeln und zu dessen Isolierung beitragen, wodurch eine Erregung schneller weitergegeben werden kann.

Diese Myelinisierung findet man allerdings nicht bei allen Nervenfasern, sondern vor allem bei denjenigen, die eine hohe Leitungsgeschwindigkeit benötigen.

Im Zentralen Nervensystem (ZNS, also Gehirn und Rückenmark), heißen die Zellen, die die Myelin- oder Markscheide bilden, Oligodendrozyten,
im Peripheren Nervensystem (PNS) nennt man sie hingegen Schwann-Zellen.

Eine andere Möglichkeit, Axone bzw. Nervenfasern zu klassifizieren, ist anhand ihrer Leitungsgeschwindigkeit. Die Spannbreite reicht hierbei von

• C-Fasern mit einer Leitungsgeschwindigkeit von unter 2 m/s bis hin zu
• A?-Fasern, die eine Leitungsgeschwindigkeit von bis zu 120 m/s erreichen.

Je nach dem, ob die Nervenfasern Informationen vom ZNS weg oder zum ZNS leiten, unterscheidet man zwischen efferenten und afferenten Fasern.

Außerdem macht man noch den Unterschied, ob Nervenfasern zum bewussten, somatischen Nervensystem oder zum unbewussten, viszeralen Nervensystem gehören und ob sie für Bewegungen (motorisch) oder Empfindungen (sensibel) verantwortlich sind.

Ein Axon erfüllt zwei wichtige Aufgaben:

• Erstens ist es dafür da, die im Nervenzellkörper entstandenen elektrischen Impulse weiter an die nächste Nervenzelle oder zur Zielstruktur (Muskel- oder Drüsenzelle) zu leiten.
• Darüber hinaus werden einige Stoffe entlang von bestimmten Strukturen durch das Axon hindurch transportiert. Dieser als axonaler Transport bezeichnete Prozess kann in beide Richtungen erfolgen.

Es gibt diverse Erkrankungen, die Axone betreffen können. Die wichtigste ist hierbei die Multiple Sklerose (MS).
Bei dieser Krankheit kommt es aufgrund von autoimmunen Prozessen unklarer Ursache zu einer Demyelinisierung (also einem Verlust von Myelinscheiden). Dadurch sinkt die Leitungsgeschwindigkeit der betroffenen Nervenfaser beträchtlich und die von dieser Nervenfaser angesteuerten Strukturen sind in ihrer Funktion eingeschränkt oder verzögert.
Die Erkrankung erfolgt typischerweise in Schüben und ist bis heute nicht heilbar.