Die Frage, ob Rückenmark heilen kann, beschäftigt die Wissenschaft seit langem. Während Knochenbrüche und Hautwunden in der Regel von selbst heilen, ist dies beim Rückenmark anders. Eine Durchtrennung des Rückenmarks führt meist zur Querschnittslähmung, da sich die Nervenbahnen nicht wieder zusammenfügen. Fortschritte in der Forschung eröffnen jedoch neue Perspektiven und geben Anlass zur Hoffnung.
Die Herausforderung der Rückenmarksregeneration
Das Rückenmark spielt eine entscheidende Rolle bei der Übertragung von Signalen zwischen Gehirn und Körper. Es besteht aus zahlreichen Nervenfasern, die Informationen vom Gehirn an die Gliedmaßen und Sinnesempfindungen zurück zum Gehirn leiten. Eine Beschädigung des Rückenmarks unterbricht diese Verbindung, was zu Funktionsverlust und Lähmungen führen kann.
Ein Hauptproblem bei der Rückenmarksregeneration ist die Bildung von Narbengewebe. Nach einer Verletzung wandern bestimmte Bindegewebszellen, sogenannte Fibroblasten, zur Wunde und produzieren eine Extrazellulärmatrix (EZM). Dieses Molekül-Netz hemmt das Wachstum von Nervenfasern, möglicherweise weil die sich neu bildenden Nervenfortsätze das dichte Geflecht nicht durchdringen können.
Zebrafische als Vorbild für die Regeneration
Ein vielversprechender Ansatzpunkt für die Forschung liegt in der Beobachtung von Zebrafischen. Im Gegensatz zu Säugetieren können Zebrafische ihr Rückenmark nach einer Verletzung regenerieren. Nachwachsende Nerven können die Lücke überbrücken, was auf die Beschaffenheit ihres Narbengewebes zurückzuführen ist.
Die Zusammensetzung der von Zebrafischen produzierten EZM fördert das Wachstum von Nervenfasern. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass sich das Wundgewebe von Fischen und Säugetieren deutlich unterscheidet. Die Identifizierung der spezifischen Faktoren und Substanzen, die im Fisch die Nervenregeneration begünstigen, könnte neue Therapieansätze für Menschen mit Rückenmarksverletzungen eröffnen.
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Beeinflussung des Zellskeletts zur Förderung des Nervenwachstums
Ein weiterer vielversprechender Ansatzpunkt ist die Beeinflussung des Zellskeletts von Nervenzellen. Nervenzellen im zentralen Nervensystem sind von einer Myelinschicht umgeben, die sie schützt, aber auch ihre Regeneration nach Verletzungen verhindert.
Frank Bradke und sein Team konzentrieren sich auf die Nervenzellen selbst und untersuchen, warum sie sich an wachstumshemmende Signale halten. Sie versuchen, die Nervenzellen dazu zu bringen, diese Signale zu ignorieren und trotzdem weiter zu wachsen. Eine Schlüsselrolle spielt dabei das Zellskelett, insbesondere die Mikrotubuli, die den Nervenfortsätzen ihre Struktur geben.
Die Stabilisierung der Mikrotubuli mit der Substanz Taxol könnte das Wachstum von Nervenfasern fördern und gleichzeitig die Narbenbildung verhindern. Obwohl diese Forschungsergebnisse noch weit von einer Anwendung entfernt sind, geben sie wichtige Hinweise auf neue mögliche Therapieansätze.
Stammzellentherapie als Hoffnungsträger
Eine neue Studie der Mayo-Klinik in Rochester/Minnesota hat vielversprechende Ergebnisse bei der Anwendung von Stammzellentherapie zur Behandlung von Rückenmarksverletzungen gezeigt. Bei zehn betroffenen Teilnehmern im Alter von 18 bis 25 Jahren wurde eine Stammzellentherapie durch Injektion in die Lendenwirbelsäule vorgenommen.
In den darauffolgenden Jahren konnten die Forschenden bei sieben der zehn Betroffenen deutliche Fortschritte im Hinblick auf die Funktionsfähigkeit der Nerven und Muskeln beobachten, sogar bei denen beiden, bei denen die Verletzung des Rückenmarks bereits 22 Monate zurücklag. Die Mediziner dokumentierten dies mittels Magnetresonanztomographie und Reaktionstests auf Schmerz, Druck und andere Empfindungen.
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Ein Studienteilnehmer, Chris Barr, der nach einem Surfunfall vom Hals abwärts gelähmt war, kann inzwischen wieder selbstständig stehen und gehen, unter anderem dank der Behandlung mit Stammzellen. Obwohl noch nicht vollständig geklärt ist, wie die Zellen mit dem Rückenmark interagieren, eröffnen diese Ergebnisse neue Perspektiven für die Regeneration und Heilung von Rückenmarksverletzungen.
Bioelektrische Implantate zur Stimulation der Nervenregeneration
Forscher der Chalmers University of Technology in Schweden und der University of Auckland in Neuseeland haben ein bioelektrisches Implantat entwickelt, das Ratten nach Verletzungen des Rückenmarks die Bewegungsfähigkeit zurückgibt. Dieses ultradünne Implantat wird direkt auf das Rückenmark gesetzt und gibt einen sorgfältig kontrollierten elektrischen Strom an den verletzten Bereich ab.
Die Elektrizität stimuliert die Nervenfasern, sich wieder zu verbinden. Vor der Geburt und in geringerem Maße auch danach spielen natürlich auftretende elektrische Felder eine wichtige Rolle bei der frühen Entwicklung des Nervensystems, indem sie das Wachstum der Nervenfasern entlang des Rückenmarks fördern und lenken.
In der Studie beobachteten die Forscher, wie die Behandlung mit elektrischen Feldern die Wiederherstellung der Fortbewegung und der Empfindungen bei Ratten mit Rückenmarksverletzungen verbesserte. Die Analyse bestätigte, dass die Behandlung keine Entzündung oder andere Schäden am Rückenmark verursachte, was beweist, dass sie nicht nur wirksam, sondern auch sicher war.
Molekulare Mischungen zur Regeneration verletzten Rückenmarks
Forschern ist es gelungen, verletzte Nervenbahnen dazu zu bringen, sich zu regenerieren. Eine spezielle Mischung von Molekülen, die die natürliche Umgebung der Zellen des Rückenmarks nachahmt und durch bioaktive Signale mit ihnen interagiert, sorgte bei Mäusen dafür, dass sich verletztes Rückenmark regenerierte.
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Die Forscher setzten stattdessen auf synthetische Moleküle, sogenannte Peptid-Amphiphile, die sich nach der Injektion ins Rückenmark von selbst zu Fasern zusammenlagern, flexible Bindungen eingehen und mit den Rezeptoren der Zellen interagieren. An die Peptid-Amphiphile hängten die Forscher zwei verschiedene biologische Signalmoleküle an: Bei dem einen handelte es sich um einen Wachstumsfaktor, der die beschädigten Nervenzellfortsätze, die sogenannten Axone, dazu anregt, sich zu regenerieren. Das andere sorgte für die Neubildung von Blutgefäßen, die die Nervenzellen versorgen, und half so den beschädigten Neuronen zu überleben.
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