Axon

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 28. Februar 2024

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

Als Axon wird ein spezieller Nervenfortsatz bezeichnet, der Nervenimpulse von einer Nervenzelle an ein Zielorgan wie Drüse oder Muskel überträgt oder an eine weitere Nervenzelle. Darüber hinaus sind Axone in der Lage, über den sogenannten axonalen Stofftransport bestimmte Moleküle in beiden Richtungen zum Zellsoma hin und auch in die entgegengesetzte Richtung zu transportieren.

Was ist das Axon?

Das Axon ist der Nervenfortsatz einer Zelle, auch als Neurit bezeichnet, der Nervenimpulse von der Nervenzelle an andere Nervenzellen weiterleitet oder an Organe oder Muskeln. Die Impulse beinhalten eine Art Befehl zur Sekretion bestimmter Hormone oder anderer Stoffe, und im Falle von Muskelfasern veranlassen sie die Kontraktion bzw. Entspannung.

Axone können sich zum Ende hin verzweigen und an den Enden sogenannten Telodendren ausbilden, knopfartige Verdickungen, die eine wichtige Rolle bei der chemischen Signalübertragung über Synapsen an das Zielorgan spielen. Jede Nervenzelle verfügt in der Regel nur über ein einziges Axon, das eine Länge von weniger als 1 mm bis über 1 m erreichen kann wie z. B. bei Axonen, die von einer Nervenzelle eines der Rückenmarksgeflechte bis zur Fuß- und Zehenmuskulatur reichen. Die Nervenbahnen weisen einen Querschnitt von nur 0,08 µm bis 20 µm, können also extrem dünn sein.

Die meisten Axone sind von einer Hülle aus Gliazellen umgeben (Myelinisierung), die als Stützgerüst und der elektrischen Isolation der Neurone untereinander dienen. Nach neueren Erkenntnissen übernehmen Gliazellen auch wesentliche Aufgaben im axonalen Stofftransport sowie in Speicherung, Weiterleitung und Verarbeitung von Informationen im Gehirn.

Anatomie & Aufbau

Das Axon entspringt einer charakteristischen Vorwölbung des Nervenzellkörpers, dem Axonhügel. Im weiteren Verlauf erhalten die Axone in der Regel eine Myelinhülle, die der Stützung und der elektrischen Isolierung sowie weiteren wichtigen Funktionen dient. Sie besteht aus einer lipidreichen Biomembran aus Gliazellen.

Bei Axonen des Zentralnervensystems (ZNS) wird die Biomembran aus Oligodendrozyten, einer spezialisierten Art der Gliazellen gebildet, und im Falle des peripheren Nervensystems (PNS) übernehmen diese Aufgabe die Schwann’schen Zellen. Typischerweise enthalten die myelinisierten Axone im Abstand von 0,2 bis 2 mm ca. 1 µm breite Ranvier-Schnürringe. Sie stellen regelmäßige Unterbrechungen der Myelinscheide und der Leitfähigkeit dar. Nervenimpulse werden an den Ranvier-Schnürringen über extrem schnellen Na-Ionentransport übertragen. Die Impulse „springen“ quasi von Schnürring zu Schnürring.

Axone enthalten zur mechanischen Stabilisierung ein Zytoskelett, das sich aus Neurofilamenten und Neurotubuli zusammensetzt. Die Neurotubuli übernehmen zusätzlich auch Aufgaben im Stofftransport innerhalb des Axons. Das im Axon enthaltene Cytoplasma, Axoplasma genannt, enthält kaum die für die Proteinsynthese notwendigen Ribosomen, so dass Axone für die Versorgung mit Proteinen auf die Versorgung durch den Zellkern angewiesen sind und damit auch auf den relativ langsamen Stofftransport innerhalb des Axons.

Funktion & Aufgaben

Eine wichtige Funktion und Aufgabe des Axons besteht in der Weiterleitung nervlicher Impulse vom Kern der Zelle zu den Dendriten eines weiteren (verschalteten) Neurons oder zu Zielorganen – meist Muskeln oder Drüsen. Während die Weiterleitung der Signale innerhalb des Axons elektrisch erfolgt, geschieht die Signalübertragung an den Endköpfchen, den Telodendren, auf chemischem Weg über Neurotransmitter.

Das elektrische Aktionspotenzial wird in die Ausschüttung von Botenstoffen „übersetzt“, die an spezielle Rezeptoren des Empfängers andocken und ihrerseits wieder eine Rückübersetzung in ein elektrisches Aktionspotenzial bewirken. Prinzipiell wird zwischen efferenten und afferenten Axonen unterschieden. Bei den „klassischen“ Axonen handelt es sich um efferente Übertragungsrichtungen der Nervensignale, die von der Nervenzelle an andere Neuronen oder an Zielorgane übermittelt werden.

Axone können, je nachdem welchem Nervensystem sie angehören, in ihrer Signalübertragung dem Willen unterworfen sein (somatosensibel, somatomotorisch) oder aber im Falle des vegetativen Nervensystems unbewusste, viszerosensible Signale zur Steuerung der vegetativen Körpersysteme übermitteln. Eine weitere Funktion der Axone ist der axonale Stofftransport. Er wird notwendig, weil Axone die zur Aufrechterhaltung ihrer Aufgaben und Funktionen nötigen Proteine nicht „vor Ort“ synthetisieren können. Sie sind darauf angewiesen, die Proteine aus dem Perikaryon, der Zentrale ihrer Zelle, zu beziehen.

Das kann bei der teilweise gewaltigen Länge eines Axons von über 1 m zur Herausforderung werden. Axone verfügen zur Erfüllung dieser Aufgabe über einen langsamen und einen schnellen axonalen Stofftransport. Der langsame Stofftransport funktioniert nur in der Richtung vom Perikaryon weg in Richtung Ende des Axons. Der schnelle Stofftransport funktioniert in beide Richtungen, es können daher in beschränktem Maße Stoffe auch von den Axonen zum Cytoplasma des Neurons transportiert werden.

Krankheiten

Unfälle, die zu einer Quetschung oder Durchtrennung von Axonen führen, sind mit teilweisem oder gänzlichem Funktionsverlust der Nervenleitfähigkeit verbunden. Das bedeutet, dass z. B. bestimmte Muskelpartien praktisch lahmgelegt sind und vom Körper zügig abgebaut werden. Axone des ZNS verlieren nach vollständiger Ausreifung ihre Regenerationsfähigkeit, so dass durchtrennte Axone nicht nachwachsen können. Axone des peripheren Nervensystems sind bis zu einem gewissen Grad regenerationsfähig.

Wenn die Myelinhülle noch intakt, die Nervenbahn selbst aber durchtrennt ist, ist ein Nachwachsen mit einer Geschwindigkeit von 2 bis 3 mm pro Tag möglich, wenn das nachwachsende Ende nicht allzu weit vom abgetrennten Ende entfernt ist. In einigen Fällen kann ein neurochirurgischer Eingriff Verbesserungen erzielen. Relativ häufig sind Krankheiten, die zu einer Degeneration der Axone in Form von Demyelinisierungen führen.

Meist handelt es sich wie bei der Multiplen Sklerose (MS) um autoimmune Prozesse, die zur allmählichen Demyelinisierung der Axone führen. Die Entmarkung der Axone führt zu Einschränkungen der Nervenleitgeschwindigkeit und zu anderen Beeinträchtigungen, so dass sich allmählich gravierende Auswirkungen in der Bewegungskoordination und generelle Leistungseinbußen einstellen.

Typische & häufige Nervenerkrankungen

Quellen

Frotscher, M., et al.: Taschenatlas Anatomie, Band 3: Nervensystem und Sinnesorgane. Thieme, Stuttgart 2018
Kirsch, J. et al.: Taschenlehrbuch Anatomie. Thieme, Stuttgart 2017
Renz-Polster, H., Krautzig, S. (Hrsg.): Basislehrbuch Innere Medizin. Urban & Fischer, München 2012

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