Hirn-Stammzellen Bastelstunden am „Jungbrunnen“

Sie haben es wieder getan. Andere tun es auch. Aber sie tun es eben immer wieder. Oft eher unterschwellig und in der Attitüde der Selbstvergewisserung - eingewickelt in eine wissenschaftliche Verpackung mit verheißungsvoller Hülle. Doch wenn Hirn- und Stammzellforscher, auch Biomediziner, immer wieder den fatalen Fehler begehen, die Enträtselung des "Jungbrunnens im Gehirn" oder dessen therapeutischer Nutzung zu versprechen, dann hat das schon etwas Tragisches. Auch Anrüchiges. Denn die vermeintliche Jungbrunnen-Forschung ist von der Schaffung oder auch nur vom Verständnis eines regenerationsfähigen Hirns derzeit etwa so weit entfernt wie die Krebsmedizin vierzig Jahre nach den großartigen politischen Heilsversprechen von der Ausrottung des Krebses.

Ziemlich weit entfernt also. Dabei sind die Absichten fast immer die besten: Es geht den Forschern, wenn sie von einem Jungbrunnen für unser Gedächtnis und unser Denken sprechen, vor allem darum, in einer immer älter werdenden Bevölkerung die Hoffnung auf ein Lernen bis ins hohe Alter wachzuhalten. Und in der Tat: Mehrheitlich ist es gut angelegtes Geld, das in diese Art Regenerationsforschung fließt. Die Ergebnisse, die man seit den neunziger Jahren gewonnen hat, als man entdeckte, dass auch im erwachsenen Gehirn prinzipiell neue Hirnsubstanz gebildet wird, sind teilweise atemberaubend. Nur ist offenkundig gerade in dieser Branche die Verlockung, mit plakativen Bildern zu tief in die rhetorische Trickkiste zu greifen, besonders groß.

„Wir wissen nicht, wie der Jungbrunnen funktioniert“

Bei der jüngsten Ankündigung dieser Art handelte es sich um die Titelgeschichte der renommierten Zeitschrift "Neuron" (Bd.71, S. 61). Forscher des Duke University Medical Center teilten mit: "Wir haben einen Jungbrunnen gefunden, der die Produktion neuer Nervenzellen im Gehirn von Nagetieren und vermutlich auch in jenem des Menschen aufrecht hält". Bei der Entdeckung handelt es sich um Unterstützer-Zellen, die gewissermaßen die Verwandlung von Stammzellen zu funktionsfähigen Nervenzellen erst möglich machen. Der Ort dieser Verwandlung im Gehirn ist der Hippocampus - das für unser Gedächtnis und als Schaltstelle für emotionale Erregungen entscheidende Hirnareal. In einer als subventrikulären Zone bezeichneten Region, genauer: im Gyrus dentatus, hatte man schon vor Jahrzehnten zuerst an Mäusen die natürliche Regeneration von Hirnzellen entdeckt. In diesem Areal findet man Tausende neuronaler Stammzellen, aus denen durch Teilung und Reifung ganz natürlich neue, zum Beispiel für das Lernen nützliche Hirnzellen heranwachsen können. Viele dieser Zellen können sogar in andere Hirnareale einwandern. Was allerdings die Wissenschaftler bis heute verblüfft, ist die Trägheit dieser Universalzellen, wenn man sie in Petrischalen züchtet. Obwohl die Stammzellforschung bei der Kultivierung immer größere Fortschritte gemacht hat, tut man sich mit diesen Stammzellen besonders schwer.

Die amerikanischen Forscher um Chay Kuo von der Duke-Universität glauben nun, die entscheidende Hürde gefunden zu haben. Sie konnten zeigen, dass es auf die sogennannten ependymalen Zellen ankommt - eine Art Hautzellen im Gehirn, die zu den Versorgerzellen - den Glias - gehören. Sie umgeben als einlagige Schicht das Hirngewebe und trennen es damit von der Hirnflüssigkeit. Sobald die Wissenschaftler einen genetischen Schalter in diesen Zellen aktivierten und so dafür sorgten, dass aus diesen mit vielen haarigen Fortsätzen ausgestatteten Gebilden plötzlich rundlichere Zellen wurden, die wie Zahnrädchen aussehen und anschließend die neuronalen Stammzellen umhüllten, von diesem Moment an waren die Stammzellen quasi wachgeküsst. Offenbar bieten die ependymalen Zellen eine Art Stützgerüst für die reifenden Stammzellen.

So weit, so gut. Damit scheint nun zwar klar, dass nicht die Stammzellen allein für die Neubildung von Nervenzellen genügen, sondern dass sie Hilfe von außen, also die richtige Umgebung, brauchen. Dieser Befund war allerdings alles andere als überraschend. Und tatsächlich musste Kuo auch zugeben, dass "wir dennoch nicht wissen, wie der Jungbrunnen funktioniert oder wie er im Detail aufgebaut ist". Es bleibt dabei: Wie und warum immer wieder neue Zellen im Gehirn nachwachsen, bleibt rätselhaft.

Immerhin häufen sich spannende Befunde, die eines Tages nützlich sein könnten, das regenerative Potential von älteren, möglicherweise dementen Patienten zu nutzen. Zum Beispiel der kurz zuvor ebenfalls in der Zeitschrift "Neuron" veröffentlichte Befund von Forschern der Columbia University in New York. Alex Dranovsky und seine Kollegen haben die Geburt von Neuronen an Mäusen getestet, die in unterschiedlichen sozialen Milieus aufgewachsen sind: die einen Tiere mehr oder weniger isoliert in monotonen Käfigen, die anderen in extrem abwechslungsreicher, ja sogar stressreicher Umgebung mit vielen Bewegungsmöglichkeiten. Ergebnis: Der Hippocampus verändert sich deutlich im abwechslungsreichen Milieu. Es bilden sich nicht nur mehr Nervenzellen, es vergrößert sich auch das Stammzelldepot insgesamt. Das deckt sich mit früheren Beobachtungen, wonach Training die Zellproduktion im Hippocampus forciert und auch Lernen als äußerer Stimulus zumindest vorübergehend - und solange der entsprechende Reiz andauert - die Stammzellen zur Teilung und Reifung aktiviert. In den "Proceedings" der amerikanischen Nationalen Akademie der Wissenschaften haben vor ein paar Monaten Arthur Kramer und sein Team vom Salk Institute in San Diego von 120 älteren Menschen über 55 Jahren berichtet, die man zu Beginn ihres Experiments als träge bezeichnen durfte. Die Hälfte von ihnen wurden daraufhin ein Jahr lang zu regelmäßigem Bewegungstraining - am Ende etwa vierzig Minuten Spazierengehen täglich - angehalten. Resultat: Fast alle Bilder aus dem Kernspintomographen, die Blutwerte für neurotrophe Hormone und die Gedächtnistests zeigten: Menschen, die sich bewegten, vergrößerten offensichtlich ihren Hippocampus und auch die Aktivität der neuronalen Stammzellen, und sie verbesserten ihr Gedächtnis.

Tests mit Antidepressiva

Die Neubildung von Hirngewebe lässt sich also künstlich anstacheln - auch mit Chemie. Tests an Mäusen, die Amar Sahay vom Amerikanische National Institute of Mental Health vorgenommen hat, zeigten jüngst, dass Tiere, denen man Antidepressiva gegeben hatte, vermehrt neue Nerven herstellten und auch Lernübungen erfolgreicher absolvierten.

Die experimentelle Kunst der Wissenschaftler, das Vermehrungspotential der Stammzellen im Gehirn künstlich zu forcieren, haben Dresdener Stammzellforscher eindrucksvoll demonstriert. Federico Calegari und Benedetta Artegiani vom Forschungszentrum für Regenerative Therapien berichteten im "Journal of Experimental Medicine" über ein Verfahren, die Teilung der Stammzellen im Hirn gezielt zu beschleunigen und zu vermehren. Dazu war es nötig, die Herstellung bestimmter Proteinkomplexe (CdK4 und cyclinD1) zu steigern. Sobald die Stammzellen aufhörten, sich weiter zu teilen, bildeten sich Nervenzellen. Das Verfahren ist von den Forschern zum Patent angemeldet worden.

Freilich dürfte es sich bei dem genialen Hirnzell-Regler für lange Zeit um ein allenfalls experimentelles Instrument handeln. Der Eingriff in die Stammzellen geschieht nämlich mit einem Verfahren der Gentechnik. Zudem gilt auch für solche künstlich "verjüngten" Gehirne: Es mögen viele neue Hirnzellen auch beim Erwachsenen generiert werden, tatsächlich sterben aber weiterhin auf völlig natürliche Weise noch viel mehr Hirnzellen mit fortschreitendem Alter ab. Wenn das Gehirn vielfältig und regelmäßig beansprucht wird, lässt sich das immerhin bremsen. Und spezielle Fähigkeiten lassen sich so sogar neu erlernen. Aber mit dem "Jungbrunnen", einer Quelle ewiger Jugend, hat das alles bisher wenig zu tun.