Das Rückenmark, eine etwa ein Meter lange Nervenstrangverbindung zwischen Gehirn und Körper, spielt eine entscheidende Rolle für unsere Bewegungsfähigkeit und Körperfunktionen. Verletzungen dieses Strangs können zu dauerhaften Lähmungen führen, was für die Betroffenen und deren Familien eine enorme Belastung darstellt. In Deutschland leben etwa 70.000 Menschen mit Querschnittlähmung, und jedes Jahr kommen etwa 1.500 neue Fälle hinzu. Bisher galten solche Verletzungen als unheilbar, doch die Forschung in der regenerativen Medizin eröffnet neue Perspektiven.
Stammzellen als Hoffnungsträger
Ein Forscherteam um Hans Werner Müller von der Neurologischen Klinik der Universität Düsseldorf hat im Tiermodell vielversprechende Ergebnisse erzielt. Ratten, die zuvor aufgrund einer Rückenmarksverletzung Lähmungen erlitten hatten, konnten durch die Implantation von Stammzellen wieder munter über einen schmalen Steg balancieren. Die Wissenschaftler gewannen die Stammzellen aus menschlichem Nabelschnurblut, das nach der Abnabelung des Kindes entnommen wird und eine Quelle für adulte Stammzellen darstellt.
Unrestringierte somatische Stammzellen (USSC)
Das Nabelschnurblut enthält verschiedene Typen von Stammzellen, darunter die sogenannten unrestringierten somatischen Stammzellen (USSC). Diese Zellen werden bereits erfolgreich bei der Behandlung von Leukämie eingesetzt, wo sie am Aufbau eines neuen blutbildenden Systems beteiligt sind. Die Forscher waren überrascht, dass diese Stammzellen auch das Potenzial haben, Nervenzellen im verletzten Rückenmark zu regenerativem Wachstum anzuregen.
In einer Studie injizierten die Forscher USSC in das verletzte Rückenmark von Ratten. Dabei wanderten die Stammzellen zielgerichtet an den Verletzungsort und blieben dort für einige Wochen nachweisbar. Es ist jedoch noch unklar, ob die Stammzellen selbst oder von ihnen angestoßene Reaktionen im verletzten Gewebe für den regenerativen Effekt verantwortlich sind. Die Wissenschaftler wollen dies nun in weiteren Experimenten klären.
Klinische Anwendung und Ausblick
Das Ziel der Forscher ist es, ein klinisches Modell zu entwickeln, das einen ersten Ansatz für eine mögliche Therapie beim Menschen liefern kann. Obwohl Müller querschnittsgelähmten Patienten Hoffnung machen möchte, betont er, dass es noch nicht absehbar ist, wann eine solche Therapie beim Menschen eingesetzt werden kann.
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Unterstützung erwarten sich die Wissenschaftler dabei auch von dem in Düsseldorf ansässigen Center for Neuronal Regeneration. Diese Stiftung sammelt, analysiert und bewertet weltweit Informationen aus der Stammzellforschung, um die aussichtsreichsten Therapieverfahren herauszufiltern.
Bioabbaubare Nanofasern als Wegweiser für Nervenfasern
Ein weiterer vielversprechender Ansatz ist die Entwicklung von bioabbaubaren Nanofasern, die von einer Hülle aus Kollagen ummantelt sind. Diese sollen durchtrennten Nervenfasern den Weg weisen, damit sie wieder richtig zusammenwachsen können. Mit diesem künstlichen Nervenimplantat sollen einmal Lücken von bis zu drei Zentimetern überbrückt werden.
Der Einsatz ist zunächst im peripheren Nervensystem vorgesehen, das alle Nerven mit Ausnahme des Rückenmarks umfasst. Die bisher gängigen Operationen, bei denen Nervenfasern von anderer Stelle des Körpers entnommen werden, um die Fehlstelle aufzufüllen, könnten so überflüssig werden.
Elektrospinnen-Verfahren
Mithilfe eines speziellen Verfahrens, dem sogenannten Elektrospinnen, hat ein Aachener Forscher Fasern aus künstlichen Polymeren hergestellt. Mit einem Durchmesser von einem halben Mikrometer sind sie dünner als die Nervenfasern, die an ihnen entlangwachsen sollen. In Zellkulturversuchen zeigte sich, dass Nervenzellen die künstlichen Leitungsbahnen wie Leitplanken für ihr Wachstum nutzen. Ob das künstliche Gewebe auch die Verwandlung von Stamm- in Nervenzellen unterstützt, muss sich aber noch zeigen.
Rückenmarkstimulation zur Wiederherstellung der Gehfähigkeit
Ein Forschungsteam aus Lausanne in der Schweiz hat bereits 2018 eine erfolgreiche Studie vorgestellt, bei der durch Elektrostimulation des Rückenmarks die Fähigkeit zu laufen wieder zurückgewonnen werden konnte. Nun haben die Forschenden ein personalisiertes Elektrodenimplantat entwickelt, das an der Wirbelsäule platziert wird und die Motor-Neuronen im Rückenmark stimuliert.
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In einer Studie mit drei Männern, die komplett querschnittsgelähmt waren, konnten bereits wenige Stunden nach Beginn der Behandlung erste Muskelbewegungen in den Beinen hervorgerufen werden. Nach mehreren Monaten Training war es den Probanden möglich, mit Gehhilfe mehrere Stunden zu stehen und zu gehen. Sogar Schwimmen und Radfahren wurde durch die Technik ermöglicht. Die Bewegungen müssen allerdings über ein Tablet angesteuert werden.
Einschränkungen und Ausblick
Trotz der vielversprechenden Ergebnisse gibt es auch Einschränkungen. Norbert Weidner, Ärztlicher Direktor der Klinik für Paraplegiologie am Universitätsklinikum Heidelberg, betont, dass die Alltagstauglichkeit der Stimulation in der gezeigten Art und Weise noch äußerst limitiert ist. Zudem lassen sich solche Therapieerfolge nur bei einem Teil Querschnittsgelähmter anwenden.
Rainer Abel, Chefarzt der Klinik für Orthopädie und Querschnittsgelähmte am Klinikum Bayreuth, zerstreut zudem die Hoffnung, dass es bei dem Thema bald zu diesem einen Durchbruch kommen könnte. Er ist der Meinung, dass es nicht die eine Pille oder die eine Methode zur Behandlung von Querschnittlähmungen geben wird.
Die Bedeutung der frühen und umfassenden Behandlung
Eine Schädigung des Rückenmarks führt zu Blutungen und Entzündungen mit der daraus resultierenden Ansammlung von Flüssigkeit im Rückenmark (Hämatom und Ödem). Dies lässt das Rückenmark anschwellen. In einem begrenzten Raum wie dem Wirbelkanal kann sich das geschwollene Rückenmark nicht ausreichend ausdehnen. Die Schwellung führt dann zu einem Druckanstieg im Rückenmark, der die Blutgefäße zusammendrückt und zu einer mangelnden Blutzufuhr führt, wodurch sich der Bereich der Schädigung deutlich vergrößert.
Eine frühzeitige aggressive Behandlung, sowohl chirurgisch als auch medikamentös, kann diese Sekundärschäden begrenzen, indem die Schwellung reduziert und der Blutdruck kontrolliert wird.
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Kombination aus Stammzelltherapie und HAL-Exoskelett-Training
Sowohl externe präklinische als auch externe klinische Studien haben gezeigt, dass sich die Genesung von SCI-Patienten verbessert, wenn die Therapie mit einer geeigneten Stammzelltherapie kombiniert wird. Während sich das HAL-Exoskelett-Training an sich bereits als wesentlich effektiver erwiesen hat als herkömmliches Neuro-Rehabilitationstraining, verspricht die Kombination mit stammzellbasierter Neuro-Regeneration noch bessere Ergebnisse.
Was das HAL-Exoskelett betrifft, so haben Untersuchungen gezeigt, dass das neurofunktionelle Training die Unabhängigkeit der Patienten, insbesondere ihre Gehfähigkeit, erheblich verbessert. Aber es gibt noch weitere Vorteile: Die Patienten erlebten einen Rückgang der neuropathischen Schmerzen, positive Veränderungen der Spastizität, eine verbesserte Sensibilität und infolgedessen ein geringeres Risiko von Druckgeschwüren.
Nach Abschluss der neuro-muskulären Feedback-Therapie bleiben die erzielten Erfolge erhalten, solange die Patienten ihre wiedergewonnene Mobilität aktiv im Alltag nutzen.
Die Rolle von Stammzellen bei der Entzündungshemmung und Regeneration
Stammzellen besitzen das Potenzial, mit den entzündungsauslösenden Immunzellen zu kommunizieren und durch natürliche, bisher nicht verstandene Mechanismen diese Immunüberreaktion zu hemmen. Nachdem sie die Entzündungsreaktion in geschädigten Bereichen gestoppt haben, können Stammzellen die Regeneration von Gewebe anregen. Negative Langzeitwirkungen ähnlich wie bei Kortison sind nicht zu erwarten.
Ziel einer Stammzellenbehandlung ist es daher, die Schmerzen schnell zu lindern, die Entzündung zu hemmen und im besten Fall sogar die Regeneration zu unterstützen. Die Wirkung auf die Regeneration hat die höchsten Erfolgsaussichten, wenn sie mit intensiven, modernen Formen der Physiotherapie wie dem HAL-Exoskelett-Programm kombiniert wird.
Therapiekonzepte der ANOVA
Alle Therapiekonzepte der ANOVA sind individuell auf den Patienten zugeschnitten. Es werden die Vorgeschichte, die Wünsche und der spezifische Krankheitsverlauf berücksichtigt. Je nach Art und Schwere des Defekts sowie akuter oder chronischer Ursache wird ein optimaler Behandlungsplan zusammengestellt. Dieser kann eine einmalige Behandlung oder eine mehrfache Stammzellbehandlung sowie weitere Therapieformen beinhalten.
Je nach Art der SCI werden die Patienten entweder mit MSEC oder BMC oder einer Kombination aus beiden behandelt.
MSEC (Sekretome, Exosomen, EVs)
MSEC (Sekretome, Exosomen, EVs) aus mesenchymalen Stammzellen (MSC, AD-MSC, aus Fettgewebe gewonnene Stammzellen), die bei einer Mini-Liposuktion unter leichter Sedierung aus dem Bauch des Patienten gewonnen werden, werden intravenös verabreicht und sollen eher systemisch wirken. Der Hauptvorteil von MSEC besteht darin, dass sie ohne Verlust von Exosomen eingefroren werden können, was im Gegensatz zu lebenden Stammzellen steht, die ihre therapeutische Wirksamkeit verlieren würden. Dies ermöglicht es, 10-20 Injektionsdosen aus einer Fettabsaugung herzustellen, die dann über einen längeren Behandlungszeitraum verabreicht werden können. Dies ist besonders bei Rückenmarksverletzungen von Vorteil.
BMC (Knochenmarkkonzentrat)
BMC enthält autologe, adulte Stammzellen (hämatopoetische und mesenchymale Stammzellen in natürlicher Zusammensetzung), die in einem kurzen Verfahren unter leichter Sedierung aus dem Beckenkamm des Patienten isoliert und konzentriert werden. Diese Stammzellen sollen die Entzündung hemmen und damit Ihre Schmerzen lindern und die Regeneration des geschädigten Knochens oder Knorpels anregen. Für eine fortlaufende Therapie wird BMC mit den oben genannten MSEC kombiniert. In solchen Fällen wird speziell diese Region mit gezielten, lokalisierten BMC-Injektionen behandelt.
REMCell: Robotisches Exoskelett und mesenchymale Stammzellentherapie
Das ANOVA Institut für Regenerative Medizin und Cyberdyne haben sich zusammengeschlossen, um eine neuartige und wirksame Behandlung für Rückenmarksverletzungen zu entwickeln: REMCell, robotisches Exoskelett und mesenchymale Stammzellentherapie. REMCell integriert die Neuroregeneration (NR) mit Stammzellen und das neurofunktionelle Training (NF) mit dem HAL-Roboter-Exoskelett.
Die Patienten werden zunächst daraufhin untersucht, ob noch Nervensignale in ihren Beinen vorhanden sind und ob sie als Spender für mesenchymale Stammzellen geeignet sind. Die Stammzelltherapie erfordert die Entnahme von mesenchymalen Stammzellen (MSC) aus dem Unterhautfettgewebe, die mit einer Mini-Liposuktion durchgeführt wird. Die Stammzellen werden dann aus dem Fett isoliert und im Labor gezüchtet. Wenn eine ausreichende Anzahl von Stammzellen gezüchtet wurde, werden die Zellen bestimmten Bedingungen ausgesetzt, die die Sekretom-Produktion der Zellen optimieren. Es können 10 oder 20 Dosen von MSC-Sekretom hergestellt und für maximal zwei Jahre gelagert werden. Unmittelbar nach der Stammzellenentnahme beginnt der Patient mit dem HAL-Training, 5 Tage pro Woche mit einer täglichen Einheit von 1 - 2 Stunden. Nach 4 Wochen Training ist die MSC-Sekretom-Produktion abgeschlossen und die erste Infusion von MSC-Sekretom wird durchgeführt. Alternativ zur intravenösen Infusion kann das MSC-Sekret auch intrathekal, d.h. in die das Rückenmark und das Gehirn umgebende Liquorflüssigkeit (CSF), injiziert werden.
Voraussetzungen für die Teilnahme an den Projekten von ANOVA und Cyberdyne
Für die neuro-muskuläre Feedback-Therapie bei querschnittsgelähmten Patienten müssen schwache neurologische Restimpulse in der Muskulatur vorhanden und stark genug sein, um erfasst zu werden. Auch die anderen Patientengruppen, Schlaganfallpatienten und neuromuskuläre Patienten, müssen die entsprechenden Voraussetzungen erfüllen. Um herauszufinden, ob Sie von der kombinierten Stammzell- und HAL-Trainingstherapie von ANOVA und Cyberdyne profitieren können, sprechen Sie mit den Patientenbetreuern.
Weitere Therapieansätze und Behandlungen
Neben den genannten innovativen Therapieansätzen gibt es auch weitere Behandlungen, die bei Rückenmarksschäden eingesetzt werden können. Dazu gehören:
- Periradikuläre Therapie (PRT): Diese Therapie dient zur Behandlung von Schmerzen, die durch eine Reizung von Nervenwurzeln an der Wirbelsäule bedingt sind. Dabei werden Medikamente über eine dünne Kanüle in die Nähe der betroffenen Nervenwurzel injiziert, um die Entzündung zu reduzieren und die Schmerzen zu lindern.
- Spinalanästhesie: Diese Form der Regionalanästhesie wird vor allem bei Eingriffen am unteren Bereich des Körpers eingesetzt. Dabei wird ein lokal wirkendes Betäubungsmittel in den Liquorraum des Rückenmarks gespritzt, um die aus dem Rückenmark abgehenden Nervenfasern vorübergehend auszuschalten.
- Konservative Behandlung bei Spinalkanalstenose: Eine Spinalkanalstenose im Lendenwirbelbereich, die Beschwerden verursacht, wird meist mit Übungen, manueller Therapie und bei Bedarf mit Medikamenten behandelt. Wichtig ist, herauszufinden, was einem guttut und hilft, mit den Beschwerden im Alltag zurechtzukommen.
- Physiotherapie: Die Physiotherapie ist eine wichtige Ergänzung zur orthopädischen Behandlung. Die Ziele und Übungen der Therapie richtigen sich dabei stets nach den Beschwerden des Patienten.
- Ergotherapie: In einer Ergotherapie geht es darum, zu lernen, im Alltag mit Einschränkungen zurechtzukommen. Dabei werden zum Beispiel neue Bewegungsabläufe geübt oder Strategien zur Schmerzlinderung und -bewältigung entwickelt.
- Medikamentöse Schmerztherapie: Rückenschmerzen oder in die Beine ausstrahlende Schmerzen (Ischiasbeschwerden) lassen sich mit Medikamenten behandeln. Meist werden entzündungshemmende Schmerzmittel wie Diclofenac, Ibuprofen und Naproxen empfohlen.
- Hilfsmittel: Verschiedene Hilfsmittel können den Alltag erleichtern. Dazu gehören zum Beispiel Anziehhilfen für Socken, Strümpfe und Hosen. Auf Gehhilfen wie Rollatoren kann man sich stützen und bei Bedarf setzen, wenn man bei einer längeren Gehstrecke eine Pause braucht.
- Verhaltenstherapie: Eine Verhaltenstherapie kann bei länger anhaltenden oder dauerhaften Schmerzen einen Versuch wert sein und auch mit anderen Behandlungen kombiniert werden.
- Multimodale Schmerztherapie: Bei einer multimodalen Schmerztherapie wird man von Fachleuten aus verschiedenen therapeutischen Bereichen betreut, etwa aus der Medizin, Physiotherapie und Psychologie. Sie unterstützen dabei, in Bewegung zu bleiben und mit den Beschwerden umzugehen.
Der Patellarsehnenreflex als diagnostisches Mittel
Der Patellarsehnenreflex, auch als Kniesehnenreflex bekannt, ist ein Eigenreflex des Körpers, der bei der neurologischen Untersuchung als wichtiges diagnostisches Mittel dient. Veränderungen des Reflexes können auf neurologische Störungen hinweisen.
- Abgeschwächter/erloschener Patellarsehnenreflex: Dies kann auf eine Schädigung der Nervenwurzeln im Rückenmark (L2-L4) oder des Nervus femoralis hinweisen. Eine typische Erkrankung ist beispielsweise der Bandscheibenvorfall.
- Verstärkter Patellarsehnenreflex: Dies kann ein Hinweis auf eine höhergelegene, zentrale Schädigung sein, beispielsweise im Zusammenhang mit Schlaganfällen oder Multipler Sklerose.
Die Möglichkeit der Wiederherstellung des Patellarsehnenreflexes hängt von der Ursache ab. Daher sollte man in jedem Fall die Grunderkrankung behandeln. Zusätzlich lohnt sich Physiotherapie und Trainigstherapie zur Stärkung der Muskulatur und Verbesserung der Nervenfunktion.