In vitroBearbeiten

Ein undifferenziertes Säugetierneuron, das in Kultur gebracht wird, zieht alle Neuriten zurück, die es bereits gebildet hat. 0,5 bis 1,5 Tage nach dem Einsetzen in die Kultur beginnen einige kleinere Neuriten aus dem Zellkörper herauszustechen. Irgendwann zwischen Tag 1,5 und Tag 3 beginnt einer der kleineren Neuriten, die anderen Neuriten deutlich zu überragen. Dieser Neurit wird schließlich zum Axon. An den Tagen 4-7 beginnen die verbleibenden kleineren Neuriten, sich in Dendriten zu differenzieren. Am 7. Tag sollte das Neuron vollständig polarisiert sein und über funktionelle Dendriten und ein Axon verfügen.

In vivoBearbeiten

Wie bereits erwähnt, ist ein in vivo wachsender Neurit von Tausenden von extrazellulären Signalen umgeben, die wiederum von Hunderten von intrazellulären Signalwegen moduliert werden können. Es ist daher nicht verwunderlich, dass noch nicht geklärt ist, was das Schicksal der Neuriten in vivo bestimmt. Es ist bekannt, dass in 60 % der Fälle der erste Neurit, der aus dem Zellkörper herausragt, zum Axon wird. In 30 % der Fälle ragt ein Neurit, der nicht zum Axon werden soll, zuerst aus dem Zellkörper heraus. In 10 % der Fälle tritt der Neurit, der zum Axon wird, gleichzeitig mit einem oder mehreren anderen Neuriten aus dem Zellkörper hervor. Es wurde vorgeschlagen, dass sich ein kleiner Neurit nach außen ausdehnen könnte, bis er ein bereits entwickeltes Axon eines anderen Neurons berührt. An diesem Punkt beginnt der Neurit, sich in ein Axon zu differenzieren. Dies ist als „touch and go“-Modell bekannt. Dieses Modell erklärt jedoch nicht, wie sich das erste Axon entwickelt hat.

Welche extrazellulären Signale auch immer an der Induktion der Axonbildung beteiligt sein mögen, sie werden über mindestens vier verschiedene Wege übertragen: den Rac-1-Weg, den Ras-vermittelten Weg, den cAMP-Leberkinase-B1-Weg und den Calcium/Calmodulin-abhängigen Proteinkinase-Weg. Ein Mangel in einem dieser Wege würde zur Unfähigkeit führen, ein Neuron zu entwickeln.

Nach der Bildung eines Axons muss das Neuron alle anderen Neuriten daran hindern, ebenfalls zu Axonen zu werden. Dies wird als globale Hemmung bezeichnet. Es wurde vermutet, dass die globale Hemmung durch ein weitreichendes negatives Rückkopplungssignal erreicht wird, das von dem entwickelten Axon freigesetzt und von dem anderen Neuriten aufgenommen wird. Es wurde jedoch noch kein Signalmolekül mit großer Reichweite entdeckt. Alternativ wird vermutet, dass die Anhäufung von axonalen Wachstumsfaktoren in dem Neuriten, der zum Axon werden soll, zu einer Verarmung der axonalen Wachstumsfaktoren führt, da sie um dieselben Proteine konkurrieren müssen. Dies führt dazu, dass sich die anderen Neuriten zu Dendriten entwickeln, da sie nicht über ausreichende Konzentrationen an axonalen Wachstumsfaktoren verfügen, um zu Axonen zu werden. Dies würde einen Mechanismus der globalen Hemmung ermöglichen, ohne dass ein weitreichendes Signalmolekül erforderlich ist.