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Schwann'sche Zelle

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Biologie

In diesem Artikel geht es um eine bestimmte Art der Gliazellen, die Schwann'sche Zelle. Du wirst lernen, wie sie aufgebaut ist, welche Funktionen und welche Vorteile sie hat. Es ist hilfreich, wenn du dich davor mit der Thematik der Neurobiologie und insbesondere mit den Nervenzellen und Axonen beschäftigt hast. Wir hoffen, dass du am Ende des Kapitels einen guten Überblick bekommen hast, was wir meinen, wenn wir von dem Schwann'schen Zellen reden.


Was sind Schwann'sche Zellen?

Schwann'sche Zellen stellen eine bestimmte Form der Gliazellen dar. Wie du vielleicht bereits weißt, sind die Funktionen von Gliazellen, dass sie Axon umhüllen, stützen und mit Nahrung versorgen. Neben diesen Funktionen haben die Schwann'schen Zellen des Weiteren die Funktion der elektrischen Isolation. Elektrische Isolation bedeutet, dass der Austausch von Ionen zwischen dem Intra- und Extrazellulärraum behindert wird. Selbst wenn dort Membrankanäle existieren würden, wären diese sinnlos, da sie nicht funktionieren. Es können also keine neuen Aktionspotentiale gebildet werden. Welchen Sinn das hat, erfährst du später im Artikel. 


Schwann'sche Zellen sind nur im peripheren Nervensystem (PNS) zu finden. Im zentralen Nervensystem (ZNS) werden ihre Aufgaben von den Oligodendrozyten übernommen. 


Nervenfasern 

Nervenfasern sind Axone, die von Schwann'schen Zellen umhüllt sind. Es gibt zwei Typen von Nervenfasern.


Die nicht myeliniserten Nervenfasern sind bei wirbellosen Tieren wie zum Beispiel Insekten vorzufinden. Die Schwann'schen Zellen umgeben das Axon hierbei nur locker. Sie werden auch marklose oder graue Nervenfasern genannt. 


Die myelinisierten Nervenfasern sind nur bei Wirbeltieren vorzufinden. Die Zellmembran der Schwann'schen Zelle stülpt sich hierbei aus und wickelt sich mehrmals um das Axon herum. 

Der Name kommt von den inneren Windungen, die aus Lipiden und Proteinen bestehen. Diese Lipide und Proteine ergeben Myelin. 

Du kannst dir das so vorstellen, wie das aufwickeln von Spaghetti, mit jeder Windung wird die Myelinschicht fester und stabiler.  Diese sogenannten markhaltigen Fasern besitzen also eine Myelinhülle, die weißlich schimmert. 


Nur wegen der Myeliniserung, kann eine Nervenfaser ihren Durchschnitt von 2 auf 20 µm anwachsen lassen


Mehr dazu findest du im Artikel zur Myelinscheide.


Aufbau und Funktionen 



Hier siehst du den Querschnitt eines Axon und die darumliegende Schwann'sche Zelle. Anhand der vielen Windungen  kannst du diese Nervenfaser als markhaltig oder myelinisiert beschreib



Schwann'sche Zellen gibt es, wie bereits erwähnt nur im peripheren Nervensystem (PNS). Ihre Aufgabe besteht darin Myelinscheiden zu bilden.  In erster Linie sind sie dazu da, dass Axon elektrisch zu isolieren. Die Myelinscheiden sind relevant für die Weiterleitung einer Erregung, sie erhöhen die Leistungsgeschwindigkeit. 


http://www.u-helmich.de/bio/neu/1/12/122/bilder/bild1223-3.jpg

Aufbau einer Schwann'schen Zelle 



http://www.abiwissen.info/biologie_informationsverarbeitung.html



Der äußere Teil der Schwann'schen Zelle besitzt das Cytoplasma und den Zellkern und wird auch Neurolemm genannt. Das ist der Bereich, der sich nicht um das Axon wickelt und somit auch nicht am Myelin beteiligt ist.

Um das Neurolemm herum liegt eine Schicht aus Proteinen, die auch Basallamina genannt wird. Sie ist dafür verantwortlich das Neurolemm mit dem Bindegewebe einer umliegenden Nervenfasern zu verbinden.

Wenn du dieses Bild siehst, sollte dir auffallen, dass zwischen den Schwann'schen Zellen kleine Lücken zu sehen sind. In diesen Lücken ist die elektrische Isolation unterbrochen. Diese sogenannten Ranvier'schen Schnürringe besitzen Natrium-Ionenkanäle, sodass hier neue Natrium-Ionen einströmen können. Jede Zelle ist 1 - 3mm breit, danach folgt dann ein Schnürring, der kein Myelin enthält. Die Ranvier'schen Schnürringe sind wichtig, da sonst das Aktionspotential abgeschwächt werden würde und eventuell am Ende des Axon dann den Schwellenwert nicht mehr überschreiten würde. 

Erregungsleitung im Axon 

Marklose Fasern 

Bei nicht myeliniserten Fasern werden Aktionspotentiale gebildet, die wiederum den jeweiligen Bereich der Membran gegenüber dem benachbarten Bereich positiv laden. Durch Ausgleichströme kommt es zur Depolarisation. Wenn diese im nicht-refraktären Membranbereich den Schwellenwert überschreitet, wird dort ein neues Aktionspotential ausgelöst. 

Man könnte dies also als regenerierenden Effekt sehen, da dass Aktionspotential ohne Abschwächung weitergeleitet wird. 


Markhaltige Fasern und saltatorische Erregungsleitung

Wie schon angesprochen, können sich Aktionspotentiale nur an Ranvier'schen Schnürringen aufbauen, da die elektrische Isolation dort unterbrochen ist. Hier befinden sich des Weiteren spannungsabhängige Natrium-Ionenkanäle. Sobald also eine positive durch den Teil des Axons, der von einer Schwann'schen Zelle umgeben ist, ankommt, öffnen sich hier die Natrium-Kanäle und lassen Natrium-Ionen einströmen. 

Im Ranvier'schen Schnürring werden also neue Aktionspotentiale gebildet, da der Kontakt zwischen Intra- und Extrazellulärraum wieder gebildet ist.


Die Abschnitte dazwischen sind durch die Schwann'schen Zellen elektrisch isoliert. Innerhalb der elektrischen Isolation fließen die Ionen einfach parallel zum Axon weiter. Dies erfolgt ohne Energieaufwand, also passiv, einfach aufgrund des Konzentrationsunterschiedes, der elektrostatischen Anziehungskraft und der Refraktärzeit. 

Sobald dann auch beim nächsten Schnürring der Schwellenwert überschritten wird, kann ein neues Aktionspotential ausgebildet werden. 


Saltatorisch steht hierbei für sprunghaft, da man sich vorstellen könnte, dass das Aktionspotential von einem zum nächsten Schnürring springt. So wird die Erregung kontinuierlich im Axon weitergeleitet und vor allem ohne abgeschwächt zu werden. 


Wie bereits erwähnt, ist eine myeliniserte Nervenfaser in ihrer Weiterleitung schneller als eine unmyeliniserte. 

Aber warum eigentlich?


Das liegt an den Unterschieden zwischen einer aktiven und einer passiven Weiterleitung. Es dauert nicht so lange, wenn Ionen von Schnürring zu Schnürring diffundieren. Wenn jedoch ein Aktionspotential gebildet wird, müssen Kanäle sich öffnen und schließen, sodass die Ionen senkrecht zum Axon hinein fließen können, was länger dauert.


Und hiermit kommen wir auch schon zu den Vorteilen einer saltatorischen Erregungsleitung: 


Vorteile der saltatorischen Erregungsleitung

  • Durch die erhöhte Weiterleitunggeschwindigkeit sind , bei gleichen Durchmesser der Nervenfaser, schnellere Reaktionen möglich. 


  • Andererseits können Nervenfasern mit einem geringerem Durchmesser die gleiche Leistungsgeschwindigkeit erreichen, wodurch Material und Raum gespart wird. 


  • Zusätzlich kann nicht nur Zeit, sondern auch Energie mit dem passiven Transport gespart werden, da sich die Natrium-Kalium-Pumpe wirklich nur an den Schnürringen öffnen und schließen muss. 


Jetzt fragst du dich jedoch sicherlich auch, warum wir dann auch unymeliniserte Nervenfasern in unserem Körper haben, wenn das Myelin doch so viele Vorteile mit sich bringt. 


Der größte und auch gravierendste Nachteil ist, dass Myelin sehr viel Platz einnimmt, was gerade dort, wo wenig Platz ist, schwierig werden kann. 

Wenn du zum Beispiel an das Gehirn denkst und dir überlegst, dass dort ca. 100 Milliarden Nervenfasern sind. Ist es auf so "kleinem" Raum wichtig, dass man keinen Platz verliert. Das heißt also, dass gerade auf kurzen Strecken, wie zum Beispiel im Hirn, keine Schwann'schen Zellen benötigt werden, da die geringe Strecke schon schnell genug ist. 


Vorteile der Schwann'schen Zellen

Da du jetzt schon alles wichtige über die Schwann'schen Zellen weißt, kann ich dir noch etwas über ihre Vorteile erzählen. 


Der hauptsächliche Vorteil ist der, der axonalen Regeneration. Darunter ist sich jetzt erstmal nur schwer etwas vorzustellen, jedoch kann ich dir ein simples Alltagsbeispiel dafür nennen. Sicherlich weißt du, dass eine Verletzung am Arm nicht so schlimm für uns ist, wie eine im Hirn. Nicht allein wegen der Funktion, sondern auch, weil ein Arm, wenn er beispielsweise gebrochen war, auch wieder schnell und gut verheilen kann. Bei unserem Gehirn wird dies durchaus schwieriger und langwieriger. 


Wie du vielleicht noch weißt, sind Schwann'sche Zellen nur im PNS zu finden:


Auf dem rechten bild kannst du gut erkennen, wo genau dieses liegt. Die gute Heilung nach einer Verletzung im PNS liegt nur an den Schwann'schen Zellen. Sie bilden eine Art Hülle durch die das Axon dann hindurch wieder zusammenwachsen kann. 


Die Oligondenrozyten, die die gleiche Funktion im ZNS übernehmen, können das nicht, weshalb die axonale Regeneration dort nur stark eingeschränkt möglich ist. 



                                                                                                                       

                                                                                                                                                                                                               https://d1u2r2pnzqmal.cloudfront.net/content_images/images/1620/normal/Menschliches_Nervensystem.jpg?1507972090


Schwann'sche Zellen - das Wichtigste auf einen Blick


Hier kannst du noch einmal kurz und knackig die wichtigsten Stichpunkte der Schwann'schen Zelle nachlesen:


  • Schwann'sche Zellen sind Gliazellen des peripheren Nervensystems, die Axone umhüllen und so Myelin bilden, was die Zellen elektrisch isoliert. 


  • Man unterscheidet zwischen marklosen und markhaltigen Nervenfasern, je nach dem wie fest die Schwann'sche Zelle ein Axon umhüllt. 


  • Die markhaltigen Nervenfasern leiten ein Aktionspotential sprunghaft weiter (saltatorische Erregungsleitung), was die Geschwindigkeit von der Weiterleitung deutlich erhöht. 


  • Schwann'sche Zellen nehmen viel Platz ein, bieten jedoch einen guten Raum für die axonale Regeneration. 


Insider Tipp:


Hey! Wir hoffen dieser Artikel zu den Schwann'schen Zellen hilft dir weiter. Wir haben noch weitere Artikel rund um das Thema Neurobiologie und Nervensystem. Schau doch mal rein bei den Artikeln zum somatischen Nervensystem, zu den Neuronen oder den Gliazellen. Das ist bestimmt auch für dich interessant!




Hier erklären wir dir alles zu Schwann Zellen, von der Unterteilung, über die Aufgaben bis zur Definition!





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