Dendrit

Dendriten sind die Zytoplasmafortsätze einer Nervenzelle, welche in der Regel astartig vom Nervenzellkörper (Soma) abgehen und sich zweiteilend immer feiner verzweigen. Sie dienen dazu, elektrische Reize vorangeschalteter Nervenzellen über Synapsen aufzunehmen und an das Soma weiterzuleiten. Außerdem helfen die Dendriten bei der Ernährung der Nervenzelle.

Eine Nervenzelle besitzt im Durchschnitt etwa 1 bis 12 Dendriten. Die meisten Dendriten haben eine glatte Oberfläche (smooth dendrites). Es gibt jedoch auch Nervenzellen, deren Dendriten sogenannte Dornfortsätze oder Spines besitzen (spiny dendrites). Diese Dornfortsätze ermöglichen das Ausbilden eines speziellen Typs von Synpase, da durch die Fortsätze eine sehr exakte Abstimmung der Plasmazusammensetzung eines kleinen Gebietes erfolgen kann.

Über den genauen Aufbau und das Wachstum von Dendriten wird weiterhin geforscht. Das Dendritenwachstum beginnt meist am Ende der Embryonalphase nach dem Axonwachstum und setzt sich im frühkindlichen Alter fort. Es wird vermutet, dass neu entstehende Dendriten, ähnlich wie neu aussprossende Axone, eine Struktur ausbilden, mit der sie sich orientieren und den Weg zu der nächsten Zielzelle finden. Diese Struktur wird als Wachstumskegel bezeichnet und folgt einem chemisch festgelegten Weg zu einer Zielzelle. Dieser Wachstumskegel ist beweglich und sucht die Umgebung nach passenden Signalen ab. Besteht eine Anziehung, dann verlängert sich das Wachstum des Dendriten. Kommt es zur Abstoßung, verkürzt sich ihre Wachstumsdauer oder es kommt zum Stillstand. Für das Wachstum der Dendriten sind verschiedene Enzyme sehr wichtig. Bei Fehlen einer dieser Enzyme kann es zum Wachstumsstopp kommen und die Nervenzellaktivität eingeschränkt werden.

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Ob, wie schnell und in welcher Richtung ein Dendrit wächst, ist vermutlich durch chemische und physikalische Prozesse und Reaktionen im Körper geregelt. Auch Wachstumspausen werden durch diese Signale eingeleitet. Das Prinzip des Wachstums findet man in der Entwicklung, so wie auch z.B. nach einer Schädigung.

Der Begriff Dendrit leitet sich vom altgriechischen dendron bzw. dendrites ab, welches „Baum“ bzw. „zum Baum gehörend“ bedeutet. Dementsprechend sprießen die Dendriten „baumartig“ verzweigt aus den Nervenzellkörpern heraus. Sie haben in der Regel insgesamt eine Länge von über 100 Kilometer. Im Vergleich zu den Axonen sind sie, mit einer Länge von etwa ein paar hundert Mikrometer viel kürzer. Anders als beim Axon, verändert sich der Durchmesser des Dendriten. Er verjüngt sich zur Dendritenspitze hin. Der Dendritenstamm beinhaltet ein Zellorganell zur Proteinherstellung, welches auch als raues endoplasmatisches Retikulum bezeichnet wird. In den Nervenzellen werden diese Proteinfabriken Nissl-Schollen genannt. In den Dendritenspitzen befindet sich der sogenannte Golgi-Apparat, in dem Substanzen „adressiert“ und weiter verschickt werden, ähnlich wie in einer Poststelle. Die meisten, aber nicht alle Dendriten, besitzen Mitochondrien, die als „Kraftwerk der Zelle“ bekannt sind. Bei sehr dünnen Dendriten fehlen diese.

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Des Weiteren befinden sich in den Dendritenspitzen Mikrotubuli, Strukturen, die eine Transportfunktion haben. Die Mikrotubuli sorgen auch dafür, dass in der Wachstumsphase die Wachstumskegel „angeschubst“ werden. Manche Autoren sehen Nervenzellkörper und Dendriten als eine Einheit an. Das Dendritenmuster und die Dendritenzahl bestimmen hauptsächlich die Verschiedenheit und Funktionen der Nervenzelle. Multipolare Nervenzellen haben charakteristisch mehrere Dendriten. Sie kommen im Körper am häufigsten vor, beispielsweise in den Motoneuronen im Rückenmark.

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Bipolare Nervenzellen haben nur einen Dendrit. Dessen Struktur ähnelt der eines Axons, außer dass er keinen speziellen Verknüpfungsendpunkt, einen sogenannten synaptischen Endkolben, besitzt. Diese Nervenzellen kommen in der Retina des Auges und im Ohr vor. Unipolare Nervenzellen sind sehr selten und besitzen keine Dendriten. Man findet sie im ersten Neuron in der Retina.

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In der Regel tragen die Dendriten keine Ummantelung, die sogenannten Markscheiden. Eine Ausnahme bilden die Pseudounipolaren Nervenzellen. Diese befinden sich in den Spinalnerven und Hirnnerven. 

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Dendriten die keinen Dornenfortsatz besitzen heißen "glatte" Dendriten. Sie nehmen die Nervenimpulse direkt auf. Während die Dendriten die Dornen besitzen, die Nervenimpulse sowohl über die Dornen, als auch über den Dendritenstamm aufnehmen können. Die Dornen treten wie kleine Pilzköpfe aus den Dendriten heraus. Sie können sich, je nach Aktivität, vergrößern oder verkleinern. Vergrößern sie die Oberfläche der Dendriten, schaffen sie so mehr Raum für Verknüpfungen. Oft beinhalten sie eine Art Calciumspeicher, dessen Funktion noch erforscht wird.

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Mit dem Dendritenstamm und den Dornen nehmen sie die Informationen auf. In der Regel sind das erregende Impulse. Überdies können sie Informationen „zwischenspeichern“ und so vor einer Reizüberflutung schützen. Außerdem wird vermutet, dass es bei verstärkter Aktivität zu einer Art Wettkampf zwischen den Verknüpfungsstellen kommt. Hierbei erhält die „stärkere“ Verknüpfungsstelle vermehrt Proteine und kann sich weiter entwickeln, während die „schwächeren“ Verknüpfungsstellen, aufgrund von Proteinmangel, abnehmen. Das bedeutet, dass ein Wachstum spezieller Verknüpfungsstellen verbunden ist mit einer Abnahme an anderen Stellen. Dies könnte erklären, wie sich spezielle Fähigkeiten verbessern, während andere Fähigkeiten und Fertigkeiten der betroffenen Person schwerer fallen.

Das Axon ist ein langer schlauchartiger Nervenzellfortsatz, der sich in einigen Aspekten von den Dendriten unterscheidet. Das Axon dient zum Transport von Stoffen aus dem Nervenzellkörper zu einer anderen Zelle. Beispielsweise gelangen bestimmte Botenstoffe, die in sogenannten Vesikel verpackt sind, sowie Nährstoffe, zu einer anderen Verknüpfungsstelle. Andererseits können auch Stoffe zum Nervenzelkörper hintransportiert werden. Auf diese Art und Weise können nicht nur Substanzen, die der Zelle gut tun, ins Innere gelangen, sondern auch Krankheitserreger. Da die Transportmechanismen aufwendig und langsam sind, stellt die Zelle die ausgeschütteten Botenstoffe wieder her und verpackt sie wieder neu in Vesikel. Der Transport kann mit oder ohne die sogenannten Mikrotubuli erfolgen. Der Transport von Enzymen und großen Zellgerüstproteinen erfolgt ohne Mikrotubuli. Ebenfalls gelangen die erregenden oder hemmenden Informationen durch das Axon zur Nervenzelle. Dabei werden die Informationen nur in eine Richtung weitergegeben, und zwar in die des Zielorgans. Die Ausbreitung der Informationen ist allerdings in beide Richtungen im Dendriten und im Nervenzellkörper möglich.

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Die Hauptaufgabe der Dendriten liegt darin Informationen zu empfangen. Sie wirken wie Antennen, nehmen Informationen auf und leiten diese weiter. Die Informationen können innerhalb der Dendriten in beide Richtungen verlaufen, sowohl zum Zellkörper hin, als auch wieder zurück in die sog. Dendritenspitze. Dies passiert, wenn sich im Axon ein Aktionspotenzial bildet, welches dann nicht nur entlang des Axons weg vom Nervenzellkörper geleitet, sondern auch rückläufig im Sinne einer Rückkopplung auf die Dendriten ausgebreitet wird. Diese Weiterleitung erfolgt aktiv, d.h., die Dendriten sind in der Lage, die Signale zu verändern und zu verarbeiten. Das gelingt ihnen mit Hilfe von Proteinen. Insbesondere nahe der Verknüpfungsstelle besitzen die Dendriten viele Strukturen, die es ihnen ermöglichen Proteine zu bilden, sowie diese zu modifizieren. Um ihre Aufgaben zu erfüllen benötigen die Dendriten immer wieder neue Proteine, welche vom Zellkörper in die Dendriten transportiert werden. Des Weiteren werden Botenmoleküle, sogenannte mRNA in die Dendriten befördert. Diese Botenmoleküle beinhalten den Bauplan von Proteinen. Dadurch können im Dendriten Proteine hergestellt werden.

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Dies spielt eine wichtige Rolle für die Formbarkeit der Nervenzellen, der sogenannten Neuroplastizität, welche von großer Bedeutung für Lernvorgänge ist. Die Verknüpfungsstellen der Dendriten können unterschiedlich sein. Ein Austausch zwischen Axon und Dendrit ist häufig. Allerdings ist auch ein Austausch zwischen verschiedenen Dendriten möglich. Es gibt eine weitere, seltenere Austauschmöglichkeit zwischen Axon und den Dornenfortsätzen der Dendriten, die noch nicht weiter erforscht ist.

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Je nach Art und Aufgabe der Nervenzellen sind unterschiedliche Dendritenmuster mikroskopisch darstellbar. Ihre Struktur und Funktion sind allerdings sehr ähnlich. Die sogenannten Pseudounipolaren Nervenzellen bilden jedoch eine Ausnahme. Sie sind, wie einige Axone auch, umgeben von einem Mantel, den sogenannten Markscheiden. Dadurch zeigen sie Ähnlichkeiten zu Axons.

Der Dendrit nimmt Informationen aus dem Körper auf und leitet diese an das Gehirn weiter. Durch seine Ummantelung kann dieser Dendrit Informationen über lange Strecken weiterleiten. Daher spricht man auch von einem dendritischen Axon oder einem Axon mit dendritischem Charakter. Ferner können die Dornen der Dendriten die Nervenzellen vor Reizüberflutungen schützen, da sie Informationen temporär speichern können. Sie tun dies, wenn bereits im Zellkörper zu viele Informationen auf einmal verarbeitet werden. Diese passen einen passenden Zeitpunkt ab, um Informationen „nachzuliefern“. Eine weitere Aufgabe der Dendriten ist die Ernährung der Nervenzellen, wobei sie die Gliazellen unterstützen. Darüber hinaus tragen die Dendritenverzweigungen zu einer Oberflächenvergrößerung der Nervenzelle bei. Dadurch ermöglichen sie eine Erhöhung der Verknüpfungsmöglichkeiten zu anderen Zellen. 

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