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Die Apoptose ist eine Form des programmierten Zelltods. Er resultiert aus der Aktivierung einer Kaskade von Genen, ermöglicht die Selbstzerstörung überzähliger Zellen und spielt eine entscheidende Rolle während der Embryonalentwicklung.
Auch bei der Modellierung der Hirnstrukturen im Laufe der Embryonal- und der Fetalentwicklung spielt die Apoptose eine gewichtige Rolle. Wie bereits dargelegt, beruhen diese Entwicklungsprozesse auf der Differenzierung und der anschliessenden Wanderung der embryonalen Neuronen zu spezifischen Hirnregionen. Dort kommt es anschliessend zum Wettbewerb zwischen den Nervenzellen um die Etablierung synaptischer Verbindungen. Bleibt die Ausbildung solcher synaptischer Kontakte aus, fallen die Neurone der Apoptose anheim. Dieses Phänomen kommt auch bei der Entwicklung zahlreicher anderer Organe zum Tragen. So beruhen namentlich die Umgestaltung der Handplatte bei der Morphogenese der Finger der Landvertebraten und die Involution von Wolff' bzw. Müller' Gang bei der Entwicklung der Geschlechtswege auf diesem Mechanismus.
Die ersten morphologischen Anzeichen der Apoptose bestehen in einer Zellkontraktion, einem Zerfall der Kernhülle, einer Fragmentierung der DNA und einer Kondensation des Cytoplasmas. Zudem lässt sich die Bildung von Membranvesikeln ("Blebs") beobachten. Der Zelltod durch Apoptose führt letztlich zur Fragmentierung der gesamten Zelle, so dass apoptotische Körperchen entstehen, die (im Gegensatz zu nekrotischen Zellen) eine intakte Membran aufweisen und in ihrem Innern Organellen, Kernfragmente und ein kondensiertes Cytoplasma enthalten. Diese Zellfragmente werden ohne entzündliche Reaktion entweder von spezifischen Fresszellen oder von Nachbarzellen phagocytiert.
Die Apoptose unterscheidet sich von der Nekrose, welche eine Form des Zelltods darstellt, bei welcher alle Zellorganellen innert kürzester Zeit zerstört werden. Das Fehlen regulatorischer Mechanismen zur Steuerung des Zellinnendruckes führt zu Membranrupturen und zum Ausfliessen des Zellinhalts in das umgebende Gewebe. Dadurch kommt es zur Auslösung entzündlicher Reaktionen.
Im sich entwickelnden Gehirn konkurrieren Nervenzellen um synaptischen Kontakte. Diejenigen Nervenzellen, die keine Kontakte mit anderen Zellen eingehen, fallen der Apoptose anheim.
Damit spielt die Apoptose auch eine zentrale Rolle im Kontext neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson, amyotrophe Lateralsklerose sowie bei akuten pathologischen Veränderungen (cerebrale Ischämie, Schädel-Hirn-Trauma). (21)
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