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Neurobiologie : Zerstörten Neuronen wachsen doch

  • -Aktualisiert am

Bild: Max-Planck-Institut für Neurobiologie / Bradke

Neuronen im Zentralnervensystem sind für Verletzungen anfällig. Und selbst wenn mittlerweile große therapeutische Fortschritte gemacht werden - von der Heilung Querschnittsgelähmter will noch niemand sprechen.

          3 Min.

          Seine Arbeit vergleicht Frank Bradke gerne mit dem Straßenverkehr. Vorfahrtszeichen, Stoppschilder, Ampeln, die von Grün auf Rot schalten. Zellen, die wachsen, und solche, die es nicht tun – das Nervensystem als Straßennetz. Der Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Neurobiologie in Martinsried sucht nach den Mechanismen für das Verhalten der Nervenzellen: Was lässt sie wachsen, und was drückt gleichzeitig auf die Bremse?

          Unlängst fanden er und seine Gruppe heraus, dass sich verletzte Axone im Zentralen Nervensystem auch nach Wochen noch regenerieren können, vorausgesetzt, es entsteht keine Narbe, die sie daran hindert. Darin unterscheiden sich die zentralen Nervenzellen vom Peripheren Nervensystem. Während die Fingerkuppe nach einem Schnitt wieder heilt, knüpfen verletzte Axone im Gehirn und Rückenmark keine neuen Bindungen mehr. Die auf Dauer unterbrochenen Nervenbahnen führen häufig dazu, dass die Betroffenen lebenslang querschnittsgelähmt sind.

          Schnitte mit Laser

          Für ihre Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift „Current Biology“ (doi: 10.1016/j.cub.2009.04.017), nutzten die Wissenschaftler sensorische Nervenzellen von Ratten, die zwei Axone besitzen. Eines davon reicht ins Zentrale, das andere ins Periphere Nervensystem. Ein Schnitt im peripheren Bereich aktiviert Gene, welche die Nervenfasern wieder wachsen lassen. Ein Grund für den heilenden Finger. In umgekehrter Reihenfolge funktioniert es nicht – bevor die wachstumsfördernden Gene wirken, vernarbt das Ende. Mit einem feinen Laser schnitten die Forscher die Axone jeweils einzeln und konnten so eine Narbenbildung unterbinden. Wurden dann Gene durch einen peripheren Schnitt nachträglich angeregt, begannen die zuvor verletzten Nervenzellen wieder zu sprossen. Ähnlich lange Zeiträume wiesen bereits andere Forscher mit wachstumsfördernden Stoffen nach.

          „Das Regenerationspotential ist prinzipiell da“, sagt Bradke. Das ist deshalb interessant, weil erneut wachsende Nervenzellen bei chronischen Verletzungen im Gehirn und Rückenmark als eigentlich unmöglich oder schwierig gelten. Die besten Ergebnisse lassen sich bislang kurze Zeit nach einer Verletzung erzielen. Dabei spielt die verminderte, aber für die Regeneration wichtige Genaktivität im Zentralen Nervensystem eine Rolle. Weiter versperrt die Narbe den sprossenden Enden den Weg, und Entzündungen sowie Apoptose lassen umliegendes Gewebe absterben. Obendrein hindern wachstumsfeindliche Stoffe die verletzten Nervenzellen daran, sich zu reparieren.

          Antikörper gegen das hemmende Protein

          Eines dieser hemmenden Moleküle entdeckte Martin Schwab. Der Züricher gilt als Pionier auf dem Gebiet von Rückenmarksverletzungen. Vor zwanzig Jahren begann er zu untersuchen, was die durchtrennten Nervenfasern davon abhält, wieder zusammenzuwachsen – und er wurde fündig: In der Myelinhülle der Axone fand er ein Protein, das offenbar das Wachstum hemmt. Er identifizierte es, nannte es Nogo und entwickelte einen Antikörper. Fünfzehn Jahre testete er diesen an Ratten und Affen, immer wieder mit hoffnungsvollen Ergebnissen: Mal konnten die zuvor durch einen gezielten Schnitt im Rückenmark gelähmten Tiere wieder durch Hindernisparcours laufen, mal mit ihren Fingern wieder Futter aus Schüsseln klauben. Zusammen mit dem Schweizer Pharmaunternehmen Novartis untersuchte er ab 2006 den Wirkstoff zum ersten Mal auf Nebenwirkungen am Menschen. Phase zwei soll nun im Herbst starten. Dann prüfen die Forscher, welche Verbesserungen der Antikörper bei Querschnittsgelähmten erreichen kann.

          Weitere Moleküle schafften es in die Klinik: Methylprednisolon ist ein zugelassener, aber umstrittener Wirkstoff, der die Entzündungen eindämmen soll. An einem Medikament namens Sygen wurde lange geforscht, die Studien aber aufgrund „fehlender signifikanter Ergebnisse“ vorzeitig abgebrochen. Aufsehen erregte schließlich Anfang des Jahres die Biotech-Firma Geron. Das amerikanische Unternehmen erhielt die Erlaubnis, embryonale Stammzellen an Menschen mit akuten Rückenmarksverletzungen zu testen. Die Stammzellen werden den Probanden ins Rückenmark gespritzt. Dort sollen sie sich in Oligodendrozyten wandeln und helfen, die Myelinhülle zu reparieren. „Die wissenschaftliche Basis könnte besser sein“, sagt Schwab dazu diplomatisch, aber hörbar kritisch.

          Das Problem Narbe

          Währenddessen macht die Grundlagenforschung Fortschritte: 2002 schaffte es ein Londoner Team, Ratten einen Teil ihrer Beweglichkeit zurückzugeben. Sie verabreichten den Tieren Chondroitinase ABC, ein Bakterienenzym, welches das Narbengewebe zersetzt. Die Narbe ist laut Schwab ein großes Problem. Auch wenn man die übrigen Faktoren ausschaltet, die Axone müssen immer um das vernarbte Gewebe herum wachsen. „Das machen sie nicht gern, und sie machen es nicht gut“, erklärt der Neurologe.

          Die Arbeit seines Kollegen am Max-Planck-Institut lobt er deshalb als „wichtige Grundlagenforschung“. Denn warum Hemmstoffe wie das Protein Nogo überhaupt existieren, wozu die Narbe dient und wie hemmende mit wachstumsfördernden Molekülen interagieren – viele Fragen bleiben noch ungelöst. „Es fehlt an allen Ecken und Enden“, sagt Schwab.

          Scheinbar kommen die Wissenschaftler den Antworten aber näher. Trotzdem, von einer Heilung mag keiner sprechen. Eher von „funktionellen Verbesserungen“. Beim Zentralen Nervensystem handelt es sich „fast um ein eigenes Ökosystem“, erläutert Bradke. Allzu viele Faktoren spielen hier eine Rolle. Doch er glaubt, eine für die Betroffenen spürbare Besserung ist zu schaffen, vielleicht in zehn, vielleicht auch in fünfzehn Jahren. Es werde aber nichts „Filmreifes“ sein. Niemand, der eine Pille schluckt und aus dem Rollstuhl aufspringt oder spontan sein Beatmungsgerät abstreifen kann. „Eher wird jemand nach seinem Daumen auch seinen Zeigefinger wieder bewegen können“, glaubt Bradke. Auch Schwab denkt ähnlich vorsichtig: „Mit ein bisschen Glück werden wir Verbesserungen erreichen.“ Wie groß? „Das werden wir sehen.“

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