Die Nervenregeneration ist ein komplexes Feld, das in Magdeburg intensiv beforscht wird. Ziel ist es, die Mechanismen der Nervenregeneration besser zu verstehen und neue Therapieansätze für Nervenverletzungen und -erkrankungen zu entwickeln. Dabei spielen verschiedene Faktoren eine Rolle, darunter das Immunsystem, Schwann-Zellen und molekulare Signalwege.
Grundlagen der Nervenregeneration
Das periphere Nervensystem (PNS) ist ein komplexes Netzwerk, das Gehirn und Rückenmark (das zentrale Nervensystem, ZNS) mit dem Rest des Körpers verbindet. Es leitet Schmerz- und Sinneswahrnehmungen sowie Bewegungssignale weiter. Störungen des peripheren Nervensystems können erhebliche Auswirkungen auf die Lebensqualität haben. Eine gute Regenerationsfähigkeit der Nerven ist daher entscheidend für den lebenslangen Erhalt der Nervenfunktionen und die Wiederherstellung nach Verletzungen.
Mit dem Alter nimmt die Regenerationsfähigkeit des Nervensystems ab, was das Risiko für Nervenerkrankungen (Neuropathien) erhöht. Die Ursachen für diese altersbedingte Abnahme sind jedoch weitgehend unerforscht, was die Entwicklung von Therapien erschwert.
Die Rolle des Immunsystems bei der Nervenregeneration
Das Immunsystem spielt eine wichtige, aber komplexe Rolle bei der Nervenregeneration. Einerseits ist es für die Beseitigung von Zelltrümmern und die Schaffung von Platz für regenerierende Nerven unerlässlich. Andererseits kann eine überschießende oder chronische Entzündung die Regeneration beeinträchtigen.
Forscher des Leibniz-Instituts für Alternsforschung (FLI) in Jena haben zusammen mit Kollegen des Jenaer Universitätsklinikums und der Universität Bonn herausgefunden, dass eine gestörte Immunantwort maßgeblich an der altersbedingten Abnahme der Nervenregeneration beteiligt ist. Sie beobachteten, dass alte verletzte Nerven eine verstärkte, überschießende Immunantwort zeigen, was zu einem Zustand andauernder Entzündung führt und den Heilungsprozess stark beeinträchtigt. Durch die Gabe des Entzündungshemmers Acetylsalicylsäure (ASA) konnte die Nervenregeneration bei alten Mäusen deutlich gesteigert werden.
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Die Forscher identifizierten das Zytokin CCL-11 als einen wichtigen Faktor, der die Regeneration beeinträchtigt. CCL-11 wirkt auf die Schwann-Zellen und verhindert deren Differenzierung, wodurch sie die Regeneration nicht mehr optimal unterstützen können. Interessanterweise weisen sowohl Mäuse als auch Menschen altersbedingt chronisch erhöhte CCL-11-Werte im Blut auf, was CCL-11 zu einem potenziellen spezifischen Altersmarker macht.
Schwann-Zellen: Schlüsselakteure der Nervenregeneration
Schwann-Zellen sind Gliazellen des peripheren Nervensystems, die die Nervenfasern umhüllen und isolieren. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Nervenregeneration, indem sie:
- Wachstumsfaktoren produzieren, die das Auswachsen der Nervenfasern fördern.
- Eine Leitstruktur für die wachsenden Nervenfasern bilden.
- Die Myelinscheide bilden, die für die schnelle Weiterleitung von Nervenimpulsen unerlässlich ist.
Die Funktion der Schwann-Zellen wird durch den Alterungsprozess beeinträchtigt, was zu einer verminderten Regenerationsfähigkeit führt.
Forschung in Magdeburg: Ansätze zur Förderung der Nervenregeneration
In Magdeburg wird an verschiedenen Ansätzen geforscht, um die Nervenregeneration zu fördern. Dazu gehören:
- Untersuchung der neuronalen Ressourcen der mnemotechnischen Diskriminierung und deren Plastizität: Ziel ist es, Maßnahmen zu entwickeln, die die kognitive Leistung verbessern könnten.
- Entwicklung einer Trainingsstudie zur Verbesserung der räumlichen Orientierung: Da Gehirnareale, die zuerst von neurodegenerativen Veränderungen im Rahmen der Alzheimer-Erkrankung betroffen sind, auch an der räumlichen Orientierungsfähigkeit beteiligt sind.
- Einsatz von speziell präpariertem Muskelgewebe als Überbrückungshilfe für defekte Nervenfasern: Dieses Muskelgewebe wird so vorbereitet, dass es Schwannsche Zellen aufnehmen kann, die ein Nervenwachstum ermöglichen.
- Regeneration peripherer Nerven nach Interposition der Defekte durch in vitro gezüchtete Schwann-Zellen: Die Schwann-Zellen werden congen in eine defektnahe Vene eingebracht und in den Defekt interponiert, wodurch eine endogene Regenerationsschiene für den lädierten Nerven entsteht.
- Einsatz von VR-Therapie in der Neuropsychologie und Ergotherapie: Die VR-Therapie wird gezielt zur Behandlung kognitiver und sensomotorischer Defizite eingesetzt.
ZENIT: Zentrum für Neurowissenschaftliche Innovation und Technologie
Das Zentrum für Neurowissenschaftliche Innovation und Technologie (ZENIT) in Magdeburg spielt eine wichtige Rolle bei der Förderung der neurowissenschaftlichen Forschung und der Übertragung von Grundlagenwissen in verwertbare Produktentwicklungen. ZENIT ist eine unabhängige Einrichtung der Universität Magdeburg, die Forschungsflächen an An-Institute, Industrie und die Universität vermietet. Die wichtigsten neurowissenschaftlichen Themen von ZENIT sind die Neuropharmakologie, die Neuromedizinische Technik und die angewandte Neuroinformatik.
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Klinische Anwendung: Neurologische Rehabilitation in Magdeburg
Die neurologische Rehabilitation in Magdeburg zielt darauf ab, die Teilhabe am sozialen und beruflichen Leben wiederzuerlangen. Um die Therapieziele zu erreichen, werden neueste Erkenntnisse aus der neurowissenschaftlichen Forschung in die individuelle Therapie der Patienten übertragen.
Das Behandlungsspektrum umfasst:
- Zustand nach Schlaganfall (Hirninfarkt und Hirnblutung)
- Operation an den extra- und intrakraniellen hirnversorgenden Gefäßen
- Operation von raumfordernden Prozessen an Gehirn und Rückenmark
- Hirnhaut- und Hirnentzündung (Meningitis und Enzephalitis)
- Hirnschädigung als Folge eines Sauerstoffmangels
- Schädel-Hirn-Trauma
- Verletzungen des Rückenmarks
- Multiple Sklerose
- Morbus Parkinson
- Neuropathien / Radikulopathien
- Muskelerkrankungen
- Neurodegenerative Erkrankungen
- Epilepsie
- Migräne
- Neurogene Schluckstörungen
- Aphasie, Dysarthrie
- Hirnorganisch bedingte Störungen intellektueller und psychischer Leistungsfunktionen (Neurokognitive Störungen)
- Angeborene Erkrankungen / Missbildungen des Nervensystems
Zu den therapeutischen Möglichkeiten gehören:
- Physiotherapie
- Sporttherapie
- Ergotherapie
- Logopädie
- Neuropsychologie
- Wachkomapatienten-Konzept
- Multidisziplinäre Spastiktherapie
- Medikamentöse Behandlung
- Diätunterricht / Lehrküche
- Belastungserprobung und Arbeitstherapie (medizinisch-berufliche Rehabilitation)
- Integration von VR-Therapie
Neuroimmunologie: Ein neuer Ansatz in der Behandlung neurologischer Erkrankungen
Schizophrenie (Sz) und Major Depression (MD) werden zunehmend auch als Erkrankungen mit relevanten neuroimmunologischen Anteilen verstanden. Aktuelle Befunde zeigen eine Aktivierung der angeborenen Immunantwort sowie eine Störung der Blut-Hirn-Schranke (BHS) und neuroaxonale Schädigungsprozesse. In Magdeburg und Jena wird die mechanistische Verknüpfung von Immunaktivierung, Darmpermeabilität, BHS-Dysfunktion und Neurodestruktion/-Reparatur bei Sz und depressiven Störungen untersucht. Ziel ist es, neue Biomarker zu identifizieren und innovative Therapieansätze zu entwickeln, die auf die Modulation des Immunsystems abzielen.
Das Projekt IDEAL: Immunopsychiatrie der Depression
Das Projekt IDEAL (Immunopsychiatrie der Depression: Extrazelluläre Vesikel Analyse im Liquor cerebrospinalis) zielt darauf ab, neue Biomarker in Blut und Liquor zu etablieren, um Subtypen der Depression zu erkennen. Es besteht ein hoher medizinischer Bedarf an diagnostischen und prädiktiven Biomarkern der Erkrankung, insbesondere für therapieresistente Verläufe. Das Projekt soll einen entscheidenden Beitrag durch die erstmalige Charakterisierung von extrazellulären Vesikeln (EVs) im Liquor cerebrospinalis (CSF) von Patienten mit therapie-resistenter Depression (TRD) leisten. Ziel ist die Identifikation von Biomarkern für die Stratifikation depressiver Subgruppen, welche als Grundlage für anti-inflammatorische Therapieansätze im hypothetisierten immunopsychiatrischen Subtyp dienen können.
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DZPG-CIRC: Erforschung maladaptiver neuraler Netzwerke
DZPG-CIRC stellt ein Netzwerk zur Erforschung maladaptiver neuraler Netzwerke und deren Intervention bei psychischen Erkrankungen dar. Das Projekt zielt darauf ab, aufzuklären, wie entzündungsbedingte Immunmechanismen die psychische Gesundheit beeinflussen. Basierend auf Vorarbeiten und aktuellem Wissen liegt der Fokus auf kognitiven Dysfunktionen und Depressionen, für die ein direkter Zusammenhang mit systemischer und ZNS-Immunaktivierung nachgewiesen wurde. Zu diesem Zweck wird (i) die Charakterisierung neuropsychiatrischer Symptome und die Durchführung von Immunphänotypisierung bei Patienten mit systemischer Entzündung und bei Patienten mit atypischer Depression, von der bekannt ist, dass sie mit einer leichten Entzündung einhergeht, vorgeschlagen, und (ii) die Aufklärung mechanistischer Ereignisse der immunvermittelten Hirnfunktionsstörung, die zu neuropsychiatrischen Erkrankungen führt.