Eine Wirbelsäulenverletzung kann schwerwiegende Folgen haben, bis hin zur Querschnittslähmung. Während periphere Nerven unter Umständen regenerieren können, ist die Regeneration von Nervenzellen im zentralen Nervensystem (ZNS), insbesondere im Rückenmark, ein komplexes und oft unvollständiges Unterfangen. Dieser Artikel beleuchtet die Herausforderungen und Fortschritte in der Forschung zur Nervenregeneration nach Rückenmarksverletzungen.
Bandscheibenvorfälle und Nervenschmerzen
Ein Bandscheibenvorfall kann zu Nervenschmerzen führen, wenn die verrutschte Bandscheibe auf einen Nerv drückt. Dies kann Schmerzen verursachen, die bis ins Bein oder sogar in die Füße ausstrahlen, sowie Empfindungsstörungen und Muskelschwäche. In manchen Fällen kann eine Operation erforderlich sein, um den Nerv zu entlasten.
Behandlung von Nervenschmerzen bei Bandscheibenvorfällen
Die Behandlung von Nervenschmerzen infolge eines Bandscheibenvorfalls umfasst in der Regel eine Kombination verschiedener Therapiebausteine. Es ist wichtig, die Schmerzen schnell zu lindern, um bleibende Schäden am Nerv zu vermeiden.
- Allgemeine Maßnahmen: Bei starken Nervenschmerzen kann kurzzeitige Bettruhe verordnet werden. Allerdings sollte eine zu lange Bettruhe vermieden werden, da dies zu Muskelverspannungen führen kann.
- Medikamente: In der Regel werden zunächst klassische Schmerzmittel wie Paracetamol, Ibuprofen oder Diclofenac eingesetzt. Bei sehr starken Schmerzen können Opioide verordnet werden. Bei Muskelverspannungen können verschreibungspflichtige Medikamente zur Entspannung der Skelettmuskulatur infrage kommen.
- Physiotherapie: Regelmäßige, angepasste Bewegung ist ein wesentlicher Bestandteil der Behandlung. Spezielle Übungen können Nervenschmerzen lindern, Verspannungen lösen und Schonhaltungen korrigieren.
- Operation: Selten ist eine Operation zur Entlastung des Nervs erforderlich.
Was tun bei Ischiasschmerzen?
Drückt die Bandscheibe auf den Ischiasnerv, wird die sogenannte Stufenlagerung empfohlen. Dazu in Rückenlage die Beine auf eine Erhöhung (z. B. Kissenstapel) legen. Bei akuten Nervenschmerzen können Kälteanwendungen lindernd wirken. Wenn die akute Phase vorbei ist, werden meist Wärmeanwendungen (z. B. Wärmflasche oder warmes Bad) als wohltuend empfunden.
Die Herausforderung der Nervenregeneration im ZNS
Ausgewachsene Nervenzellen des zentralen Nervensystems regenerieren sich nicht, wenn sie geschädigt wurden, zum Beispiel durch eine Rückenmarksverletzung. Dies liegt daran, dass adulte Nervenzellen zwar miteinander vernetzt sind und Signale austauschen, aber nicht gleichzeitig wachsen können.
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Forschung am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE)
Eine Studie von Forschenden des DZNE liefert Hinweise darauf, dass die Unfähigkeit zur Wiederherstellung eng mit der Eigenschaft der Nervenzellen zusammenhängt, miteinander zu kommunizieren. Konkret fanden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler heraus, dass zwei Proteine, die für die so genannte synaptische Übertragung zwischen Nervenzellen entscheidend sind, das Auswachsen von Zellfortsätzen verhindern.
Die Rolle der dorsalen Wurzelganglien (DRG)
Die Nervenzellen der DRG sind besonders, weil sie unter bestimmten Bedingungen die Fähigkeit erlangen, Axone nachwachsen zu lassen und somit regenerationsfähig werden. Von der Untersuchung dieser Nervenzellen erhofft man sich daher Einblicke in die Mechanismen der Regeneration.
Identifizierung von Proteinen, die die Regeneration hemmen
Die Forschenden identifizierten zwei Moleküle mit den Namen „Munc13“ und „RIMs“, die im „präsynaptische Endknöpfchen“ auftreten und die Regeneration von Nervenzellen hemmen. Experimente, bei denen diese Proteine sozusagen aktiviert und deaktiviert werden konnten, zeigten, dass Munc13 und RIMs die Regeneration von Nervenzellen hemmen.
Baclofen als möglicher Therapieansatz
Untersuchungen an Mäusen mit einer Rückenmarksläsion ergaben, dass die Behandlung mit dem Medikament Baclofen Wachstum und Regeneration von Axonen im verletzten Rückenmark anregte. Baclofen verringert die Erregbarkeit von Nervenzellen und die synaptische Übertragung und wird beim Menschen eingesetzt, wenn Nervenzellen unkontrolliert feuern, beispielsweise aufgrund spastischer Lähmungen oder einer Rückenmarksverletzung.
Immunfunktion und Rückenmarksverletzungen
Forschende unter Leitung der Charité - Universitätsmedizin Berlin haben untersucht, inwiefern Rückenmarksverletzungen auch zu einer eingeschränkten Immunfunktion beitragen. Sie beschreiben unter anderem, wie komplette Querschnittlähmungen zu Immunschwäche und einem erhöhten Infektionsrisiko führen.
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Spinal Cord Injury-induced Immune Deficiency Syndrome (SCI-IDS)
Eine Immunschwäche nach Rückenmarkverletzung wird auch Spinal Cord Injury-induced Immune Deficiency Syndrome (SCI-IDS) genannt. Wie die aktuelle Studie zeigt, ist sie bei Patient:innen mit schweren, neurologisch vollständigen Rückenmarkverletzungen oberhalb der Brustwirbelsäule am stärksten ausgeprägt.
Biomarker zur Abschätzung des Infektionsrisikos
Die Forschenden gehen davon aus, dass es infolge der schweren Verletzung zu einer gestörten Kommunikation zwischen dem Gehirn und Teilen des autonomen Nervensystems im Rückenmark kommt. Die ausbleibende Koordination von Nerven- und Immunsystem mündet schließlich in einer systemischen Immunschwäche. Marker im Blut, die mit einem solchen Defizit einhergehen, sollen dabei helfen, die Infektionsanfälligkeit von Patient:innen frühzeitig individuell abzuschätzen und zu behandeln.
Prävention von Infektionen
Das größte Risiko für Menschen, die eine akute Querschnittlähmung erlitten haben, sind in den ersten Wochen erworbene Infektionen mit nachfolgender Sepsis, einer Blutvergiftung. Sie zu verhindern, ist ein wesentliches Ziel. Denn Infektionen stellen nicht nur ein Risiko für das Überleben der Patient:innen dar, sie behindern auch eine bestmögliche Erholung neurologischer und motorischer Funktionen.
Regenerative Rekonstruktion der Bandscheiben und des Spinalkanales (RRBSK) nach MIBRAR®
Als sichere Alternative zu den klassischen Methoden ist die „Regenerative Rekonstruktion der Bandscheiben und des Spinalkanales“ nach MIBRAR® möglich. Ganz im Gegensatz zur klassischen Vorgehensweise werden der schon vorverletzten Bandscheibe keine weiteren Verletzungen zugefügt. Der mikroinvasive Eingriff RRBSK nach MIBRAR® wird ohne Schnitt, nur mit einem Stich, mikroinvasiv ohne Vollnarkose durchgeführt.
Mikroperforation und Reimplantation von autologem regenerativem Konzentrat (ARK)
Die erkrankte Bandscheibe wird mit der Spinalsonde mikroperforiert und gleichzeitig wird beim Rückgang der Sonde mittels Tunneltechnik ein autologes regeneratives Konzentrat (ARK) unter Druck reimplantiert. Nach Abschluss des Eingriffs wird die Sonde aus der Bandscheibe zurückgezogen, ohne sie ganz aus dem Körper zu ziehen und direkt in den Periduralraum der Neuroforamina eingeführt.
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Regenerative und entzündungshemmende Wirkung
Die regenerative rekonstruierende und entzündungshemmende Wirkung des ARK stößt eine regenerative Rekonstruktion der Bandscheibe an.
Polilaminina: Ein neuer Ansatz zur Förderung der Nervenregeneration
In Brasilien startet eine erste Studie, die prüft, ob ein körpereigenes Protein frisch verletztes Rückenmark wieder für Nervenwachstum öffnet. Es geht um eine gezielt hergestellte Form eines körpereigenen Proteins, das direkt in frisch verletztes Rückenmark eingebracht wird. Ziel ist es, das Gewebe so zu verändern, dass Nervenfasern wieder wachsen können.
Polilaminina basiert auf Laminin
Die Substanz Polilaminina basiert auf einer Proteinverbindung aus menschlicher Plazenta und ist eine speziell organisierte Form des Proteins Laminin. Laminin spielt im menschlichen Körper eine zentrale Rolle, wenn Nervenzellen wachsen und sich vernetzen - vor allem während der frühen Entwicklung. Nach einer Rückenmarksverletzung fehlt dieses unterstützende Umfeld jedoch fast vollständig.
Erste Anwendungen lieferten überraschende Beobachtungen
Schon vor der jetzigen Genehmigung kam die Substanz vereinzelt bei Menschen zum Einsatz. In mehreren Fällen traten danach messbare Verbesserungen auf. Diese reichten von kleinen Muskelbewegungen bis hin zu besserer Rumpfstabilität und einzelnen Schritten mit Unterstützung.
Phase-1-Studie zur Sicherheitsprüfung
Die jetzt gestartete Phase-1-Studie umfasst fünf freiwillige Patienten im Alter zwischen 18 und 72 Jahren. Voraussetzung ist eine vollständige Rückenmarksverletzung im Brustwirbelbereich. Entscheidend ist zudem der Zeitpunkt: Die Verletzung darf höchstens 72 Stunden zurückliegen. Laut den Angaben dient diese erste Phase ausschließlich der Sicherheitsprüfung. Ziel ist es, mögliche Nebenwirkungen, Entzündungen oder andere Risiken zu erfassen.
Zebrafische als Modell für Nervenregeneration
Werden Nervenbahnen der Tiere beschädigt, wandern bestimmte Bindegewebszellen, die Fibroblasten (grün), zur Wunde und bilden Narben-artiges Wundgewebe. Dazu scheiden sie eine Extrazellulärmatrix aus (blau). Welche Zelltypen und welche hemmenden respektive stimulierenden Substanzen beim Zusammenwachsen der Nerven eine maßgebliche Rolle spielen, hat nun ein Team aus Erlanger, Dresdener und Athener Forscher*innen herausgefunden.
Unterschiede im Narbengewebe zwischen Fischen und Säugern
Die Zusammensetzung der von Zebrafischen produzierten EZM fördert das Wachstum von Nerven sogar. Sollte es den Forscher*innen künftig gelingen, gezielt die Bildung von Hemmstoffen im Säuger zu unterdrücken und gleichzeitig die Produktion von wachstumsfördernden Substanzen anzuregen, könnte dies neue Therapiechancen für Gelähmte eröffnen.
Aktivierung des mTOR-Signalwegs zur Förderung der Nervenregeneration
Forschern um Kai Liu von der Harvard Medical School in Boston ist es erstmals gelungen, bei Säugetieren verletzte Nervenzellen im Rückenmark im größeren Maßstab zu heilen. Ziel der neuen Therapie ist ein Mechanismus, der eine Schlüsselrolle beim Wachstum von Nervenzellen einnimmt: der mTOR-Signalweg.
Blockierung von PTEN zur Aktivierung des mTOR-Signalwegs
Das Ausschalten des mTOR-Signalwegs übernimmt ein spezielles Eiweiß, das PTEN. Nachdem er bei Mäusen PTEN blockiert und den mTOR-Signalweg damit wieder aktiviert hatte, heilten verletzte Nervenverbindungen zwischen dem Auge und dem Gehirn.
TTK21: Ein epigenetischer Aktivator zur Förderung der Axonregeneration
Die wöchentliche Behandlung mit einem epigenetischen Aktivator namens TTK21 kann das Nachwachsen von sensorischen und motorischen Neuronen im Rückenmark fördern, wenn sie zwölf Wochen nach einer schweren Verletzung verabreicht werden. TTK21 verändert den epigenetischen Zustand von Genen, indem es die CBP/p300-Familie von Co-Aktivatorproteinen aktiviert.
Verbesserungen nach der TTK21-Behandlung
Die Forscher fanden mehrere Verbesserungen nach der TTK21-Behandlung im Vergleich zur Kontrollbehandlung. Der auffälligste Effekt war eine verstärkte Axonaussprossung im Rückenmark. Sie stellten außerdem fest, dass die Retraktion der motorischen Axone oberhalb der Verletzungsstelle zum Stillstand kam und dass das Wachstum der sensorischen Axone zunahm.
Heilung nach Rücken-OP
Gerade in der ersten postoperativen Phase stehen die Wundheilung, die Schmerzprophylaxe, die Regelung der Verdauung und die vorsichtige Mobilisierung unter Vermeidung von Fehlbewegungen im Vordergrund.
Wundheilung und Wundmanagement
Eine Wirbelsäulenoperation kann sehr blutig sein, weil das Venengeflecht im Spinalkanal blutreich ist. Deshalb wird häufig ein kleiner Schlauch (Redon) in die Wunde eingelegt, damit das Blut abfließen kann. Achtung: Wunden, die stark Flüssigkeit absondern (sezernieren), sind infektionsgefährdet, weil hier Keime und Bakterien von außen in den Rückenmarkskanal eindringen können.
Nervenregeneration nach Rücken-OP
Gefühlsstörungen oder gar Lähmungen, die vor der OP bestanden, sind postoperativ meist noch vorhanden, vielleicht aber schon in geminderter Ausprägung, weil sich der Nerv nun langsam erholen kann. In beiden Fällen wachsen glücklicherweise innerhalb der Hüllstruktur die Nervenfasern wieder nach - ähnlich wie die Wurzeln bei einem Baum - und zwar mit einer Geschwindigkeit von etwa 5-8 Millimetern pro Woche. Die Nervenregeneration kann bis zu 2 Jahre dauern.
Nervenaktivierung mit elektrischem Strom (EMS)
Bei einer Elektro-Myo-Stimulation (EMS) des Muskels führen schwache Stromimpulse von Elektroden, die auf der Haut liegen, zu einer Kontraktion des Muskels. Dies macht man sich bei Lähmungen bzw. Teillähmungen eines Muskels zunutze, um einen Muskel trotz fehlender Nervenversorgung (etwa bei einem geschädigten Nerven im Rückenbereich) zu trainieren.
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