Die Vorstellung, dass abgestorbene Gehirnzellen unwiederbringlich verloren sind, ist weit verbreitet. Doch die Forschung der letzten Jahre hat gezeigt, dass dieses Bild zu einfach ist. Es gibt Hinweise darauf, dass das Gehirn in gewissem Umfang zur Regeneration fähig ist, und Wissenschaftler arbeiten intensiv daran, diese Fähigkeit zu nutzen, um neurologische Erkrankungen und Verletzungen zu behandeln.
Die begrenzte Regenerationsfähigkeit des menschlichen Gehirns
Im Gegensatz zu manchen Tieren, wie dem Zebrafisch, der ganze Hirnregionen wiederherstellen kann, ist die Regenerationsfähigkeit des menschlichen Gehirns begrenzt. Verletzungen des zentralen Nervensystems (Gehirn und Rückenmark) führen oft zu dauerhaften Schäden wie Lähmungen oder kognitiven Beeinträchtigungen. Das liegt daran, dass Nervenzellen im Gehirn und Rückenmark nach einer Verletzung kaum wieder auswachsen, anders als Nervenzellen im peripheren Nervensystem (z.B. in Armen und Beinen).
Ein wichtiger Unterschied liegt in den Axonen, den langen Verbindungskabeln zwischen den Nervenzellen. Werden Axone im Zentralen Nervensystem durchtrennt, bilden sie an der Spitze eine Verkürzungsknolle, die kein Bestreben zum Weiterwachsen zeigt. Im Gegensatz dazu bildet sich im Peripheren Nervensystem ein Wachstumskegel, der das Axon erneut auswachsen lässt.
Neue Erkenntnisse zur Neurogenese im Erwachsenenalter
Lange Zeit ging man davon aus, dass sich im erwachsenen Gehirn keine neuen Nervenzellen bilden. Doch erst seit Anfang dieses Jahrtausends ist wissenschaftlich belegt, dass auch noch nach der frühen Kindheit aus Gliazellen, den Stützzellen des Nervengewebes, neue Neurone entstehen können. Diese sogenannte adulte Neurogenese findet jedoch nur in bestimmten Bereichen des Gehirns statt, den Stammzellnischen.
Forscher haben herausgefunden, dass diese Stammzellnischen eine besondere Umgebung aufweisen, die für die Neurogenese wichtig ist. Ein Merkmal ist, dass diese Regionen besonders starr und wenig flexibel sind, was unter anderem an einem starken Netzwerk aus extrazellulärer Matrix liegt.
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Hemmnisse der Regeneration: Synaptische Übertragung und Narbengewebe
Warum regenerieren sich Nervenzellen im Zentralen Nervensystem so schlecht? Ein Grund liegt in der synaptischen Übertragung, der Kommunikation zwischen Nervenzellen. Eine Studie hat gezeigt, dass zwei Proteine, die für die synaptische Übertragung entscheidend sind, das Auswachsen von Zellfortsätzen verhindern.
Ein weiteres Hindernis ist das Nerven-Narbengewebe, das sich nach Verletzungen bildet. Dieses Narbengewebe schützt die Zellen zwar zunächst vor weiteren Verletzungen, bildet aber auch eine Art Mauer, die das erneute Auswachsen der Zellen behindert.
Ansätze zur Förderung der Regeneration
Trotz der Herausforderungen gibt es vielversprechende Ansätze, um die Regeneration von Nervenzellen im Gehirn und Rückenmark zu fördern:
- Stabilisierung der Mikrotubuli: Mikrotubuli sind winzige Protein-Röhrchen, die für das Wachstum von Axonen wichtig sind. Der Wirkstoff Paclitaxel kann die Mikrotubuli stabilisieren und so das Auswachsen von Nervenzellen fördern. In Versuchen konnten verletzte Nervenzellen des Zentralen Nervensystems mithilfe von Paclitaxel selbst dann wieder auswachsen, wenn wachstumshemmende Substanzen aus dem Zentralen Nervensystem zugegeben wurden.
- Beeinflussung der synaptischen Übertragung: Das Medikament Baclofen, das die Erregbarkeit von Nervenzellen und die synaptische Übertragung verringert, hat in Studien die Regeneration von Axonen im verletzten Rückenmark angeregt.
- Gliazellen umprogrammieren: Forscher versuchen, Gliazellen so zu programmieren, dass sie Nervenzellen bilden. Bei Mäusen ist dies bereits gelungen.
- Transplantation von Stammzellen: Stammzellen könnten abgestorbene Nervenzellen nach einem Schlaganfall ersetzen. Forscher haben ein Verfahren entwickelt, um die Entwicklung von Stammzellen im lebenden Gehirn zu beobachten.
- Unterstützung der Umstrukturierung bestehender Nervenzellschaltkreise: Nach einem Schlaganfall bildet die gesunde Seite des Gehirns oft neue Verknüpfungen in den geschädigten Teil aus. Derartige Prozesse zu unterstützen, könnte ein schneller umsetzbarer Ansatz sein.
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