Multiple Sklerose (MS) ist eine chronisch-entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems, die durch den Abbau der Myelinscheiden gekennzeichnet ist. Diese Schutzschicht umgibt die Nervenfasern (Axone) und ermöglicht eine schnelle und effiziente Weiterleitung elektrischer Impulse. Eine Schädigung des Myelins führt zu vielfältigen neurologischen Ausfällen, wie z.B. Seh- und Empfindungsstörungen, Koordinationsproblemen und Lähmungen. Weltweit sind etwa 2,9 Millionen Menschen von MS betroffen, allein in Deutschland sind es schätzungsweise 240.000. Bisher ist MS nicht heilbar, jedoch gibt es vielversprechende Forschungsansätze zur Förderung der Myelinregeneration, die im Folgenden näher beleuchtet werden.
Die Bedeutung der Myelinscheide für die Nervenfunktion
Nervenzellen enthalten Axone, lange, faserartige Fortsätze, die Signale an andere Zellen weiterleiten. Viele dieser Axone sind von einer Myelinscheide umgeben, einer dicken, fetthaltigen Schicht, die dem Schutz der Nervenfasern und der schnellen Reizweiterleitung dient. Gesunde Myelinhüllen sind eine Grundvoraussetzung für ein funktionierendes peripheres und zentrales Nervensystem. Ohne Myelin ist die Funktion der Nervenzelle und damit des Nervensystems eingeschränkt, und es besteht die Gefahr, dass Nervenzellen degenerieren.
Remyelinisierung: Ein körpereigener Reparaturmechanismus
Der Körper besitzt die Fähigkeit, Myelinscheiden bis zu einem gewissen Grad selbst zu regenerieren. Dieser Prozess wird als Remyelinisierung bezeichnet. Nach einem Schub können sich Beeinträchtigungen zurückbilden, da der Körper in der Lage ist, die Myelinscheiden zu reparieren. Allerdings ist diese Fähigkeit zur Remyelinisierung im zentralen Nervensystem (ZNS) weniger effizient als im peripheren Nervensystem (PNS) und nimmt mit dem Alter ab.
Unterschiede zwischen peripherem und zentralem Nervensystem
Erfolgt eine Schädigung im peripheren Nervensystem, etwa durch einen Unfall an Armen oder Beinen, können sich die Axone und die Myelinummantelung der Axone relativ gut erholen. Im Zentralnervensystem hingegen findet nach einer Läsion keine effiziente Wiederherstellung der Axone und der Myelinhülle statt. Daher führen Verletzungen im ZNS oft zu dauerhaften Lähmungen, wie sie auch bei Multipler Sklerose auftreten.
Aktuelle Forschungsansätze zur Myelinregeneration
Die Forschung zur Myelinregeneration bei MS hat in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht. Verschiedene vielversprechende Ansätze werden derzeit untersucht, um die Remyelinisierung zu fördern und die neurologischen Symptome der MS zu lindern.
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Identifizierung des Proteins Chi3l3 als Schlüsselfaktor
Forschende der Charité - Universitätsmedizin Berlin haben herausgefunden, dass der Eiweißstoff Chi3l3 eine zentrale Rolle für die Myelin-Reparatur spielt. Im Mausmodell konnte gezeigt werden, dass eine Verringerung der Chi3l3-Menge im Gehirn die körpereigene Regeneration von Myelinscheiden erheblich beeinträchtigt. Umgekehrt führte eine Infusion des Proteins zu einer vermehrten Bildung von Myelin-Reparaturzellen, den sogenannten Oligodendrozyten. Diese Reaktion konnte auch bei menschlichen Zellen in der Petrischale beobachtet werden. Die Wissenschaftler wollen dieses Wissen nutzen, um eine neue Generation von Medikamenten für die Behandlung der Multiplen Sklerose zu entwickeln.
Theophyllin: Ein vielversprechender Wirkstoff zur Förderung der Remyelinisierung
Ein weiterer interessanter Ansatzpunkt ist der Wirkstoff Theophyllin, der unter anderem in Teeblättern vorkommt und bereits in der Therapie von Asthma eingesetzt wird. Das Team von Neurobiologin Prof. Dr. Claire Jacob hat einen wichtigen Mechanismus aufgedeckt, der die Wiederherstellung der Myelinhülle nach einer Verletzung reguliert. Die Neurowissenschaftler identifizierten das Protein eEF1A1 als zentralen Faktor in dem Geschehen: Ist eEF1A1 durch Acetylierung aktiviert, wird der Prozess zur Remyelinisierung unterbunden. Ist eEF1A1 durch Deacetylierung deaktiviert, kann die Myelinschicht wieder aufgebaut werden. Gestoppt wird eEF1A1 durch die Histon-Deacetylase HDAC2. Die Aktivität und Synthese von HDAC2 kann mit dem Wirkstoff Theophyllin erhöht werden.
In einer Studie mit Mäusen, die mit Theophyllin behandelt wurden, zeigten sich deutliche Verbesserungen der Myelinregeneration, insbesondere im peripheren Nervensystem. Auch im zentralen Nervensystem verlief die Regeneration viel besser, sodass sowohl bei jungen als auch bei alten Mäusen nach einem Monat ein schneller und effizienter Aufbau der Myelinumhüllung festzustellen war. Die Autoren der Studie sehen in Theophyllin ein vielversprechendes Präparat, um es in künftigen translationalen Studien zu testen, damit die Remyelinisierung nach einer traumatischen Verletzung oder im Zusammenhang mit Demyelinisierungserkrankungen beschleunigt und gefördert wird.
Stammzelltherapie zur Regeneration von Myelinscheiden
Einem europäischen Forscherteam ist es gelungen, die Regeneration von Myelinscheiden bei Mäusen durch die Injektion von induzierten neuronalen Stammzellen in die Läsionen zu steigern. Die Ergebnisse sind ein erster Schritt in Richtung einer Stammzelltherapie der Multiplen Sklerose. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Oligodendrozyten in der Frühphase der Erkrankung in der Lage sind, die Myelinscheiden zu reparieren, später gelingt dies nicht mehr.
Die Rolle von Astrozyten bei der Myelinregeneration
Wenn Myelin geschädigt wird, muss es möglichst schnell abtransportiert werden, um Platz für neues Myelin zu schaffen. Diese Aufgabe übernehmen die sogenannten Astrozyten, sternförmige Zellen der Glia. Die Astrozyten aktivieren die Mikroglia, was für die Regeneration von Nervenzellen gebraucht wird. Im Tiermodell zeigten die Forscher, dass die Regeneration beschädigten Myelins nur wenige Wochen dauert.
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Antikörpertherapie zur Förderung der Myelinbildung
Ein neuer Antikörper könnte den molekularen Schalter umlegen, so dass die fehlende Myelin-Schutzschicht wieder produziert wird. Wie die Antikörper bei Patienten wirken, wird im Rahmen einer Studie wissenschaftlich untersucht. Für diese Untersuchungen ist der Sehnerv besonders geeignet, da er von außen problemlos einsehbar und vermessen werden kann.
Neue Erkenntnisse zum Verständnis der Krankheitsmechanismen
Aktuelle Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass das bisherige Verständnis der Krankheitsmechanismen bei MS möglicherweise überdacht werden muss.
Myelin als potenzielle Gefährdung für Axone
Forschende der Universität Leipzig und des Max-Planck-Instituts für Multidisziplinäre Naturwissenschaften in Göttingen haben herausgefunden, dass das bisher als schützend angesehene Myelin das Überleben der Axone sogar gefährden kann. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn Myelinscheiden durch Immunzellen angegriffen wurden, aber weiterhin die Axone umhüllen und damit von der Außenwelt isolieren. Oligodendrozyten sind nämlich nicht nur für die Bildung des Myelins zuständig, sondern leisten auch wichtige Unterstützungsfunktionen für den Energiestoffwechsel der Axone. Insbesondere myelinisierte Axone sind stark von metabolischer Unterstützung abhängig, da sie kaum eigenen Zugang zu Nährstoffen haben. Wenn Oligodendrozyten einer akuten entzündlichen Umgebung ausgesetzt sind, könnten sie ihre unterstützende Funktion für die Nervenfasern verlieren und das Myelin wird zu einer Bedrohung für das Überleben der Nervenfasern.
Die Forschenden untersuchten Gewebeproben von Patientinnen mit Multipler Sklerose und zusätzlich verschiedene Mausmodelle dieser Krankheit, um den Autoimmunangriff auf das Myelin experimentell nachzustellen. Dabei konnten sie erstmals in den Gewebeproben der Erkrankten mit Elektronenmikroskopie nachweisen, dass die irreversible Schädigung fast immer in den noch mit Myelin ummantelten Axonen auftritt. Umgekehrt konnten die Wissenschaftlerinnen mit Hilfe von genetisch veränderten Mausmodellen zeigen, dass „nackte“ Axone in einer akuten entzündlichen Region des zentralen Nervensystems besser vor der Degeneration geschützt sind. Anstatt das geschädigte Myelin zu erhalten, könnte es therapeutisch sogar besser sein, den schnellen Abbau zu fördern und die Neubildung von funktionsfähigem Myelin zu unterstützen.
Chronische Entzündungen als Hemmnis der Remyelinisierung
Eine weitere Studie liefert eine mögliche Erklärung dafür, warum das Regenerationsvermögen des Myelins mit dem Alter abnimmt. Fettmoleküle aus der Myelinscheide, die nicht rasch aus Fresszellen abtransportiert werden, können chronische Entzündungen auslösen und so den Wiederaufbau der Myelinhüllen verhindern. Wenn Myelin zerstört wird, muss das Cholesterin, das dabei freigesetzt wird, aus dem Gewebe beseitigt werden. Diese Aufgabe erledigen Fresszellen, oder auch Mikroglia und Makrophagen genannt. Häuft sich jedoch in kurzer Zeit zu viel Cholesterin in der Zelle an, kann es passieren, dass Kristalle gebildet werden. Diese Kristalle aktivieren in den Fresszellen ein sogenanntes Inflammasom, dass unter anderem dafür sorgt, dass Entzündungsmediatoren freigesetzt und mehr Immunzellen angelockt werden. Je älter die Versuchstiere waren, desto schlechter funktionierte der Abtransport von Cholesterin und desto stärker waren die chronischen Entzündungen. Wenn die Tiere mit einem Medikament behandelt wurden, das den Abtransport von Cholesterin fördert, gingen die Entzündungen zurück und die Myelinscheiden wurden regeneriert.
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Neu entdeckte Zellen als Schlüssel zur Myelinreparatur
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entdeckten einen neuen Zelltyp, eine besondere Form der sogenannten Oligodendrozyten. Sie gehören zu den Gliazellen im Gehirn, die für die Myelinisierung verantwortlich sind. Die neu entdeckten BCAS1-positiven Oligodendrozyten sind eine Zwischenstufe in der Entwicklung dieser Zellen und nur relativ kurze Zeit nachweisbar - nämlich dann, wenn gerade Myelin gebildet wird. Die Wissenschaftler hoffen, dass die BCAS-1 positiven Zellen bei der Suche nach neuen Medikamenten zur Regeneration von Myelin helfen können. So könnte man jetzt gezielt nach Substanzen suchen, die die Bildung dieser Zellen anregen.
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