Neuer Einblick in Rückenmarksverletzungen

Einem internationalen Forscherteam, dem auch Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie angehören, hat entdeckt, dass Nervenzellen des Rückenmarks auch viele Wochen nach einer Verletzung noch die Fähigkeit besitzen zu wachsen.

Eine Regeneration des verletzten Rückenmarks wird jedoch durch Narbengewebe verhindert, das nach einer Verletzung entsteht, berichten die Forscher im Fachmagazin Current Biology. Nun kann nach Möglichkeiten gesucht werden, die Narbenbildung zu verhindern und gleichzeitig das Wachstum anzukurbeln. Das wäre eine Grundlage für neue Behandlungsmethoden bei Rückenmarksverletzungen.

„Ob und wie gut eine verletzte Nervenzelle verheilt, hängt von ihrer Lage im Körper ab“, erklärt Frank Bradke vom Max-Planck-Instituts für Neurobiologie im pressetext-Gespräch. Ein kleiner Schnitt im Finger könne zwar schmerzen, heile jedoch innerhalb weniger Tage. Der Körper sei in der Lage, verletzte Hautzellen, Muskelfasern, Gefäße und durchtrennte Nervenzellen im Peripheren Nervensystem wieder zu reparieren. „Uns interessiert, warum diese erstaunlichen Selbstheilungskräfte des Körpers versagen, wenn das Zentrale Nervensystem (ZNS) – wie etwa das Gehirn oder das Rückenmark – verletzt wird.“ Schon länger ist bekannt, dass Substanzen im ZNS ein erneutes Auswachsen der Nervenzellen verhindern. Diese Substanzen fehlen im Peripheren Nervensystem (PNS).

„Bestimmte Nervenzellen können jedoch trotz dieser Substanzen im ZNS wieder auswachsen“ berichtet Bradke. Die Fortsätze dieser Nervenzellen reichen sowohl ins ZNS als auch ins PNS. Werden diese Zellen verletzt, verhalten sie sich genau wie ihre Nachbarzellen: Im peripheren Bereich wachsen die Fortsätze nach kurzer Zeit wieder aus, im zentralen Bereich dagegen nicht. Wird dieselbe Zelle jedoch zuerst im peripheren und dann im zentralen Bereich verletzt, dann kann sie auch im ZNS trotz der wachstumsfeindlichen Umgebung wieder auswachsen. Werden die Fortsätze der Nervenzelle jedoch in der umgekehrten Reihenfolge verletzt, so findet kein Wachstum im ZNS statt. „Bisher sind Forscher daher davon ausgegangen, dass ein erneutes Wachstum der Nervenzellen nach einer ZNS-Verletzung nur dann möglich ist, wenn die Zellen vorher durch eine periphere Verletzung 'stimuliert' wurden.“ Dabei sei unklar gewesen, ob der Wachstumsstopp von den Zellen selbst oder durch eine Substanz aus ihrer Umwelt ausgehe, erklärt Bradke.

„Durch eine Verletzung der Zelle im peripheren Bereich werden Gene aktiviert, die mit dem Zellwachstum in Verbindung stehen. Diese werden jedoch bei einem Schnitt im zentralen Bereich nicht aktiviert“, berichtet Bradke „Nach einer peripheren Verletzung steht die Zelle sozusagen in 'Startposition' und kann gleich anfangen zu wachsen, wenn eine Verletzung im ZNS auftritt“. Bradke und seine Nachwuchsgruppe konnten mit dem internationalen Forscherteam nun erstmals zeigen, dass Nervenzellen des ZNS auch viele Wochen nach einer Verletzung noch die Fähigkeit besitzen wieder auszuwachsen. „Doch meist versperrt Narbengewebe den Weg der wachsenden Zellen.“ Mithilfe eines Zwei-Photonen-Lasers ist es den Neurobiologen gelungen, den Fortsatz einer einzelnen Nervenzelle zu durchschneiden. So konnten sie zeigen, dass eine Nervenzelle nach einigen Tagen tatsächlich wieder auswächst, wenn sich an solch einer winzigen Verletzung kein Narbengewebe bildet.

„Auch wenn wir von hier aus natürlich nicht gleich zur Entwicklung neuer Therapien übergehen können, so liefern diese Ergebnisse eine wichtige Grundlage für nachfolgende Studien“, sagt Bradke. „Zum einen ist nun klar, dass verletzte Nervenzellen auch nach langer Zeit noch auswachsen können, wenn sie richtig stimuliert werden. Zum anderen wissen wir nun, dass eine Aktivierung der Wachstumsgene allein nicht ausreicht, um Nervenzellen des Zentralen Nervensystems wieder wachsen zu lassen. Für eine erfolgreiche Regeneration muss auch die Ausbildung des Narbengewebes verhindert oder zumindest reduziert werden.“ Mit diesem Wissen können nun Methoden entwickelt werden, die die positiven Geneffekte verstärken und das Narbengewebe verringern.