Ein Schlaganfall ist eine der häufigsten Ursachen für langfristige Behinderungen bei Erwachsenen. Die plötzliche Unterbrechung der Blutzufuhr zum Gehirn führt zum Absterben von Nervenzellen, was zu einer Vielzahl von neurologischen Defiziten führen kann, darunter motorische Einschränkungen, Sprach- und Sehstörungen sowie kognitive Beeinträchtigungen. Trotz erheblicher Fortschritte in der Akutversorgung bleibt die Regeneration von Nervenzellen nach einem Schlaganfall eine große Herausforderung. Dieser Artikel beleuchtet aktuelle Forschungsansätze und Therapieentwicklungen, die darauf abzielen, die Regeneration des Gehirns nach einem Schlaganfall zu fördern.
Die komplexe Pathophysiologie des Schlaganfalls
Ein Schlaganfall, oft mit einem Hagelsturm ohne Vorwarnung verglichen, manifestiert sich plötzlich und unerwartet. Er entsteht durch einen akuten Verschluss einer Hirnarterie, der zum Absterben von Zellen im betroffenen Gebiet führt. Der resultierende Sauerstoffmangel und eine Entzündungsreaktion führen zur Bildung neuer Gefäße in diesem Areal. Die Folgen eines Schlaganfalls können das Leben des Patienten schwerwiegend verändern: Sprach- und Sehstörungen, Lähmungen, Gefühls- und Schluckstörungen treten abhängig von der geschädigten Region im Gehirn auf. In Deutschland werden jährlich mehr als 200.000 Schlaganfälle gemeldet, wobei meist ältere Menschen im Alter zwischen 65 und 85 Jahren betroffen sind.
Neuroplastizität und die Rolle der extrazellulären Matrix
Die Fähigkeit des Gehirns, sich nach einer Schädigung neu zu organisieren und anzupassen, wird als Neuroplastizität bezeichnet. Nach einem Schlaganfall spielt die Neuroplastizität eine entscheidende Rolle bei der Wiederherstellung verlorener Funktionen. Wissenschaftler der Charité - Universitätsmedizin Berlin haben in einer Studie herausgefunden, dass das Molekül Stat3 in Gefäßzellen nach einem Schlaganfall das Milieu, das die Zellen umgibt, die sogenannte Matrix, verändert und dadurch die Plastizität der noch intakten Nervenzellen beeinflusst.
Professor Christoph Harms, Leiter der Arbeitsgruppe „Molekulare Schlaganfallforschung“ am Centrum für Schlaganfallforschung Berlin, erklärt: „Wir vermuten, dass dem Raum zwischen den Zellen, dem sogenannten Extrazellulär-Raum, eine besondere Bedeutung zukommt. Dieser ist mit einer Matrix ausgefüllt, die sich nach einem Schlaganfall stark verändert.“ Diese Matrix kann die Bildung neuer Nervenzellkontakte erleichtern oder erschweren, und das Signal für die Veränderung der Matrix scheint von den Gefäßen auszugehen. Langfristig hoffen die Wissenschaftler, die Neubildung von Gefäßen durch die Nutzung von Botenstoffen gezielt zu stimulieren.
Immunantwort und Regeneration
Körperliches Training gilt seit Langem als wirksame Therapie, um nach einem Schlaganfall Bewegungs- und Gehirnfunktionen wiederherzustellen. Eine Studie in einem Mausmodell für Schlaganfall zeigte, dass nur Tiere mit funktionierendem Immunsystem von Bewegungstraining profitierten. Mäuse ohne T-Zellen zeigten keine Verbesserungen, es sei denn, sie erhielten Tregs von gesunden Tieren. Diese Zellen fördern offenbar die Heilung, indem sie über den Botenstoff Interleukin-10 (IL-10) übermäßige Reizbarkeit (Hyperexzitabilität) in Nervenzellen rund um das geschädigte Gehirngebiet verhindern. Zudem regt Bewegung die Vermehrung von Tregs im Gehirn und in Lymphknoten an, während gleichzeitig entzündungsfördernde Immunzellen gebremst werden. Auch eine Verringerung von schädlicher „Narbenbildung“ durch Astrozyten sowie eine Verschiebung hin zu einem entzündungshemmenden Immunmilieu wurden beobachtet. Die Studie verdeutlicht damit: Bewegung nach Schlaganfall wirkt nicht nur auf Muskeln, sondern aktiviert auch das Immunsystem auf eine Weise, die die Regeneration des Gehirns unterstützt.
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Therapeutische Strategien zur Förderung der Regeneration
Rehabilitation und Training
Die Rehabilitation ist die unabkömmliche und wichtigste Therapie nach dem Schlaganfall. Sie bewirkt, dass man den einst gelähmten Arm wieder zu einem Glas Wasser führen kann, um es zu greifen, oder dass man einige Schritte am Rollator schafft. Der Neurologe Dirk Hermann vom Universitätsklinikum Essen betont, dass der Stellenwert der Rehabilitation für die Schlaganfallerholung häufig unterschätzt wird. Forscher beginnen nun auf neurologischer und immunologischer Ebene zu verstehen, warum Physio- und Ergotherapie, Logopädie und Bewegung in den Rehabilitationskliniken Wochen später den Unterschied machen.
Spezifische Physiotherapie, wie Lauftraining in einem Gangroboter bei einer Beinlähmung oder Hand-Koordinationstraining bei motorischen Problemen mit einer Hand, ergänzen die unspezifischen Bewegungstherapien. Durch Üben werden die frisch gebildeten Nervenzellverknüpfungen verstärkt. Die ständige Wiederholung ist dabei zentral. Je häufiger eine wiedererlernte Bewegung oder Tätigkeit ausgeführt wird, desto besser gelingt sie. Für ein Maximum an Wiederholungen nutzen Reha-Kliniken auch Roboter und Geräte, die Patienten gezielt anspornen, ihre Leistung immer weiter zu steigern.
Pharmakologische Ansätze
Die Injektion des Granulocyte-Colony Stimulating Factor (G-CSF) verbesserte im Tierversuch die sensomotorische und kognitive Funktion. Der Wachstumsfaktor wirkt dabei über verschiedene Mechanismen: Zum einen blockiert das Molekül verschiedene Rezeptoren, die den Selbstmord (die Apoptose) von Neuronen steuern. Zum anderen regt G-CSF Stammzellen im Gehirn dazu an, sich zu regulären Nervenzellen auszudifferenzieren.
Ein weiterer vielversprechender Ansatz ist die Modulation des Eiweißes Nogo-A. Martin Schwab von der ETH Zürich nutzte einen Antikörper, um den Pegel von Nogo-A herunterzufahren. Dies löst die Bremse in den Nervenzellen und diese beginnen auszusprossen und neue Verknüpfungen zu bilden. Derzeit plant der Forscher eine klinische Studie an Schlaganfallpatienten.
Stammzelltherapie
Neuronale Stammzellen besitzen das Potenzial, beschädigte Hirnzellen zu ersetzen. Ein Team um Tackenberg und Postdoktorandin Rebecca Weber belegte in zwei Studien, dass menschliche neuronale Stammzellen, gewonnen aus induzierten pluripotenten Stammzellen, die sich wiederum aus normalen menschlichen Körperzellen herstellen lassen, die motorischen Einschränkungen rückgängig machen konnten, die der Schlaganfall verursacht hatte. Zudem fanden die Forschenden weitere Kennzeichen von Regeneration: die Neubildung von Blutgefäßen, die Reduktion von Entzündungsprozessen sowie eine verbesserte Integrität der Blut-Hirn-Schranke.
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Hyperbare Oxygenierung (HBO)
Unter dem Einfluss hyperbarer Oxygenierung lassen sich „schlafende“ Nervenzellen nach einem Schlaganfall wieder aktivieren. Eine randomisierte, prospektive Studie zeigte, dass sich die neurologischen Funktionen sowie die Lebensqualität aller Patienten infolge der HBO-Therapie signifikant verbesserten. Die HBO erhöht den Sauerstoffgehalt im Blut bei dem hier verwendeten Druck mindestens um das Zehnfache.
Die Rolle von Cobl bei der Dendritenregeneration
Am Universitätsklinikum Jena erforschen die Arbeitsgruppen um Prof. Dr. Britta Qualmann und PD Dr. Michael Kessels, wie die Entwicklung und Vernetzung von Nervenzellen im sich entwickelnden Gehirn abläuft. Sie identifizierten das Protein Cobl als wichtige Komponente im Zellskelett von Nervenzellen. Cobl treibt die Ausbildung und die Verzweigung von Dendriten an, den für die Signalweitergabe wichtigen Zellfortsätzen der Neuronen. In Gehirnen von Mäusen, bei denen künstlich ein Schlaganfall ausgelöst wurde, fiel das Cobl-Niveau tatsächlich abrupt ab. Die Forscher fanden heraus, dass Nervenzellen nahe der Infarktregion durch verstärktes Wachstum ihres weitverzweigten Dendritenbaumes in einem kritischen Zeitfenster ein bis vier Tage nach dem Infarkt intensiv nach weiteren Zellen suchten, mit denen sie sich neu vernetzen können. Bei Mäusen, die kein Cobl haben, konnte diese Zellantwort nicht beobachtet werden. Das Zellgerüstprotein Cobl ist also absolut notwendig für Neuverzweigungen von Nervenzellausläufern, damit sich im durch Schlaganfall geschädigten Gehirn neue neuronale Netzwerke bilden und verlorene Funktionen übernehmen können.
Weitere Aspekte der Schlaganfallregeneration
Sehstörungen nach Schlaganfall
Ein Schlaganfall kann den Sehnerv betreffen und zu Sehstörungen oder Gesichtsfeldeinschränkungen führen. Dies kann durch neuromuskulären Kontrollverlust der Augenmuskeln oder durch mangelnde Verarbeitungsfähigkeit visueller Signale im Gehirn verursacht werden.
Stammzellnischen und Entzündungsprozesse
Eine aktuelle Studie der Universität Freiburg hat sich intensiv mit der Rolle von Stammzellnischen im Gehirn nach einem Schlaganfall auseinandergesetzt. Die Studie zeigte, dass die Fähigkeit dieser Stammzellnischen, neue Neuronen zu bilden, nach einem Schlaganfall erheblich beeinträchtigt ist. Die Forscher stellten fest, dass die entzündlichen Prozesse, die nach einem Schlaganfall im Gehirn ablaufen, eine entscheidende Rolle in der Hemmung der Neurogenese spielen.
Musiktherapie
Musik und Rhythmus beflügeln die Regeneration vieler Schlaganfallpatienten, wie verschiedene Studien nahelegen. Eine schwedische Erhebung zeigte etwa, dass Patienten, die im Takt der Musik Hände und Füße bewegt hatten, danach besser greifen und die Balance halten konnten. Und wenn die Betroffenen ihre Lieblingsmusik hören dürfen, verlängert das nachfolgend die Aufmerksamkeitsspanne und die Merkfähigkeit für Wörter, wie eine finnische Studie ergab. Andere Forscher wiederum demonstrierten, dass rhythmische Musik das Gangtraining von Schlaganfallpatienten unterstützt.
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