Der Körper besitzt bemerkenswerte Selbstheilungskräfte. Er verschließt Wunden, lässt Haare und Nägel wachsen und kann sogar Schäden an den Myelinscheiden, wie sie bei Multipler Sklerose (MS) auftreten, bis zu einem gewissen Grad selbstständig reparieren. Wenn diese natürliche Regeneration nicht mehr ausreicht, könnten zukünftig Medikamente helfen.
Was ist Myelin und warum ist es wichtig?
Die Myelinscheiden umhüllen die Axone, die kabelartigen Verbindungen der Nervenzellen. Sie schützen die Nervenfasern und ermöglichen eine schnelle Weiterleitung von Nervenimpulsen. Eine intakte Myelinschicht ist somit essenziell für ein funktionierendes Nervensystem. Myelin besteht zu 70 % aus Fetten und zu 30 % aus Proteinen und wird daher auch als "weiße Substanz" bezeichnet. Die myelinisierten Regionen im Gehirn lassen sich aufgrund ihrer weißen Farbe relativ deutlich erkennen.
Die Folgen von Myelinschäden
Bei MS werden die Myelinscheiden beschädigt, was zu einer Verlangsamung oder Blockierung der Nervenimpulsweiterleitung führt. Dies kann eine Vielzahl von Beeinträchtigungen verursachen, darunter Sehstörungen, Kribbeln oder Taubheitsgefühle und motorische Ausfälle. Im schlimmsten Fall kann es zu dauerhaften Behinderungen kommen.
Natürliche Regeneration der Myelinscheiden (Remyelinisierung)
Nach einem MS-Schub können sich die Symptome teilweise zurückbilden, da der Körper in der Lage ist, die Myelinscheiden bis zu einem gewissen Grad zu regenerieren (Remyelinisierung). Diese natürliche Remyelinisierung funktioniert bei jungen Menschen besser als bei älteren und im peripheren Nervensystem (PNS) besser als im zentralen Nervensystem (ZNS).
Forschung zur Förderung der Myelinregeneration
Die Forschung zur Myelinregeneration hat in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht. Ziel ist es, Medikamente zu entwickeln, die die natürliche Remyelinisierung unterstützen oder sogar neue Myelinscheiden bilden können.
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Neue Erkenntnisse und vielversprechende Ansätze
- Eiweiß Chi3l3: Forscher haben im Mausmodell gezeigt, dass das Eiweiß Chi3l3 eine wichtige Rolle bei der Myelinregeneration spielt. Starossom et al. (2019) zeigten, dass Chi3l3 die Oligodendrogenese in einem experimentellen Modell autoimmuner Neuroinflammation induziert.
- Theophyllin: Der in Teeblättern enthaltene Wirkstoff Theophyllin konnte bei Mäusen eine deutliche Verbesserung der Myelinregeneration auslösen. Dieser Wirkstoff wird bereits in der Therapie von Asthma und anderen Atemwegserkrankungen eingesetzt. Weitere Studien sind erforderlich, um zu klären, ob er sich auch für die Therapie von MS eignet. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurden geschädigte Myelinscheiden bei Mäusen durch die Behandlung mit dem Wirkstoff Theophyllin regeneriert und so die Funktion der Nervenzellen wiederhergestellt. Jacob und die beteiligten 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. Sozusagen gestoppt wird eEF1A1 durch die Histon-Deacetylase HDAC2. Dies wird mit dem Wirkstoff Theophyllin erreicht, der unter anderem in Teeblättern vorkommt und schon lange in der Therapie von Asthma eingesetzt wird. Mäuse, die vier Tage lang mit Theophyllin behandelt wurden, zeigten deutliche Verbesserungen. Die Wiederherstellung der Myelinscheide war im peripheren Nervensystem besonders beeindruckend und die Neurone erholten sich vollständig. 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. Dabei genügte eine niedrige Dosis des Wirkstoffs, um die Verbesserungen in Gang zu setzen - ein großer Pluspunkt im Hinblick auf die bekannten Nebenwirkungen von Theophyllin, die bei höheren Dosen auftreten.
- CDP-Cholin: Forscher aus Hannover entdeckten CDP-Cholin zur Regeneration von Nerven. Im Mausmodell funktioniert es. Beim Menschen könnte die Substanz die Regeneration nach einem Schub verbessern. In 2 Mausmodellen förderte dieser Stoff die Regeneration. "CDP-Cholin beschleunigt bei Mäusen die natürlicherweise ablaufende Regeneration nach einem Schub von ein paar Wochen auf ein paar Tage. Die Geschwindigkeit ist entscheidend, weil Nervenzellen irgendwann zugrunde gehen, wenn sie ohne Myelinhülle quasi ‚nackt‘ sind", sagte Professor Stangel. CDP-Cholin stimuliert ein Enzym, wodurch mehr Myelin-Vorläuferzellen entstehen und sich die Myelinhülle schneller regenerieren kann. „Man hört häufig, dass sich Nerven schlecht regenerieren können“, sagte Dr. med. Martin Wimmer, Neurologe aus München, im Rahmen eines von Trommsdorff unterstützten Expertenvortrags. „Dabei sieht man speziell im peripheren Nervensystem immer wieder erstaunliche Wiederherstellungsprozesse“, so Wimmer weiter. CDP-Cholin ist ein Zwischenprodukt des Zellmembranstoffwechsels und kommt als essentieller Baustein für die Biosynthese von Zellmembran-Phospholipiden zum Einsatz. Es wird bereits lange teilweise nach Schlaganfällen angewendet. Die Studienergebnisse aus verschiedenen Phasen sind laut Wikipedia-Artikel vom 14.09.2015 jedoch widersprüchlich. Eine Phase-III-Studie mit Patienten mit leichtem bis mittelschwerem Schlaganfall wurde eingestellt, da sich kein Unterschied zwischen Wirkstoff- und Placebogruppe zeigte. CDP-Cholin vermehrt myelin-bildende Vorläuferzellen Wie Prof. Stangel gegenüber der AMSEL-Onlineredaktion sagte, liege beim MS-Schub ein ganz anderer Mechanismus zugrunde als beim Schlaganfall. Beim MS-Schub stehe die De-Myelinisierung im Vordergrund. Und genau dagegen zeigte sich CDP-Cholin - bisher im Mausmodell - als wirksam. Die Vorläuferzellen, die für die Re-Myelinisierung zuständig sind, vermehrten sich nämlich unter der Behandlung mit CDP-Cholin.
- Uridinmonophosphat (UMP): Wird die Ursache der Nervenschädigung etwa bei chronischen Rückenschmerzen, Polyneuropathie oder Karpaltunnel Syndromen behoben, können sich Nerven regenerieren. Dabei ist die Gabe einer Nährstoffkombination aus Uridinmonophosphat (UMP), Vitamin B12 und Folsäure eine geeignete unterstützende Behandlungsoption. Bei einer peripheren Nervenschädigung sind meist die Myelin produzierenden Schwann-Zellen der peripheren Nerven betroffen, sodass ein wesentlicher Aspekt der Behandlung in der Regeneration und dem Schutz der Myelinscheide besteht. In klinischen Modellen zu Myelinscheiden- Schädigungen hat sich die Gabe von Nukleotiden wie Uridinmonophosphat (UMP) als sinnvoller Ansatz erwiesen. UMP besteht aus den Komponenten Uracil, einer Ribose sowie Phosphat. Das Pyrimidinnukleotid ist ein natürlicher Bestandteil der in allen Zellen vorkommenden Ribonukleinsäure (RNA). UMP kann mit weiteren Phosphaten energiereiche Verbindungen eingehen und als Bestandteil gruppenübertragender Coenzyme mit der abgegebenen Energie zahlreiche Stoffwechselreaktionen aktivieren. Dadurch wird die Synthese von Phospho- und Glykolipiden sowie Glykoproteinen angeregt und der Wiederaufbau der Myelinschicht unterstützt. Zusätzlich fördert UMP als RNA-Baustein die Biosynthese von Strukturproteinen und Enzymen. Insgesamt trägt die gezielte Stimulation des Nervenstoffwechsels zur Unterstützung der physiologischen Reparaturmechanismen nach Nervenläsionen bei.
- UMP in Form von Nahrungsergänzungsmitteln: „Wenn ein Nerv wachsen soll, sollte Uridinmonophosphat in ausreichender Menge vorhanden sein. In Kombination mit Vitamin B12 und Folsäure ist es ein wichtiger Baustein, um das optimale Millieu für eine Regeneration zu schaffen“, erläuterte Wimmer. Enthalten ist UMP sowohl in tierischen als auch in pflanzlichen Lebensmitteln. Um aber die benötigte Menge zu sich zu nehmen, können Nahrungsergänzungsmittel mit entsprechend hoher UMP-Konzentration in die Therapie zur Unterstützung der Nervenregeneration einbezogen werden. Diese sollten regelmäßig und über einen längeren Zeitraum von mindestens 60 Tagen eingenommen werden, da die Regeneration zerstörter Nervenfasern Zeit benötigt. „Für alle Patienten mit Nervenschädigungen, insbesondere bei langfristigen Beschwerden, kann die Einnahme von UMP in Verbindung mit Vitamin B12 und Folsäure empfohlen werden“, so Wimmer. UMP wird bereits seit 40 Jahren erfolgreich eingesetzt Nukleotide wie UMP werden bereits seit rund vier Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt. So zeigte schon im Jahr 2009 eine Beobachtungsstudie mit 123 Patienten, dass die Kombination von Uridinmonophosphat, Vitamin B12 und Folsäure positive Ergebnisse erzielt.1 Die Studienteilnehmer hatten sich einer Bandscheiben Operation unterzogen und litten unter schmerzhaften Bewegungsund Funktionseinschränkungen. Etwa 90% der Patienten berichteten unter Supplementation von einer signifikanten Verbesserung ihres Zustands. Insgesamt zeigte sich bereits nach drei Wochen eine erhebliche Schmerzreduktion, eine gesteigerte Lebensqualität und ein verbesserter klinischer Gesamteindruck. Auch bei Patienten, die an schmerzhaften Erkrankungen des peripheren Nervensystems litten, erzielte eine Nährstoffkombination aus Uridinmonophosphat, Vitamin B12 und Folsäure einen signifikanten Symptomrückgang.2 Die Nährstoffe wurden 60 Tage lang zusätzlich zur bestehenden Medikation gegeben und führten zu einer deutlichen Reduktion in der Häufigkeit von Schmerzen (von 38,4% auf 3%) und sensorischen Symptomen (Brennen von 25,8% auf 12,7%, starkes Kribbeln von 34,8% auf 15%, Taubheitsgefühl 38,9% auf 4%). Bei über 75% der Patienten wurde eine Reduktion oder vollständiges Absetzen der Begleitmedikation erreicht.
- Das Signalmolekül Vav3: Die Forscher beschäftigten sich intensiv mit molekularen Schaltern, die die Zellgestalt kontrollieren. Sie fanden dabei heraus, dass das Signalmolekül Vav3 offenbar eine besondere Rolle spielt. Es regelt die Aktivität von anderen Molekülen, die wie molekulare Schalter bestimmte Signalprozesse aktivieren oder deaktivieren. Die Forscher zeigten, dass in Oligodendrozyten, die den Regler Vav3 nicht besitzen, auch die Aktivität der molekularen Schalter verändert war. Sie untersuchten ferner, wie sich das Fehlen von Vav3 auf die Regeneration der Myelinscheide in kultivierten Zellen auswirkte, deren Isolierschicht beschädigt worden war. Das Ergebnis: Ohne Vav3 bildete sich die neue Myelinschicht langsamer wieder aus als in Zellkulturen mit Vav3.
- Bedeutung von Cholesterin: In einer aktuellen Studie haben die Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für experimentelle Medizin in Göttingen unter der Leitung von Gesine Saher herausgefunden, dass bei chronischen Schädigungen anders als bei akuten Schädigungen kaum Cholesterin recycelt wird, sondern die Neuproduktion von Cholesterin die Effizienz der Reparatur bestimmt. Unerwarteterweise leisten nicht nur die Myelin-bildenden Zellen selbst, sondern auch Nervenzellen einen wichtigen Beitrag zu Regeneration. In neuronalen und oligodendroglialen Mutanten war die Regeneration von Myelinscheiden in chronischen Läsionen stark vermindert. Jedoch anders als in glialen Mutanten, verstärkte neuronales Cholesterin auch die Vermehrung von Vorläuferzellen der Oligodendrozyten. Einen ähnlich positiven Effekt auf diese Vorläuferzellen hatte die Behandlung mit einem Cholesterin-angereicherten Futter. „Wir gehen davon aus, dass Neurone diese Mehrproduktion an Cholesterin zur Verfügung stellen“, sagt Stefan Berghoff. „Davon profitieren alle anderen Zellen in chronischen Läsionen, die ihre Eigenproduktion an Cholesterin stark heruntergefahren haben“.
- Fettmoleküle und Entzündungen: In „Science“ liefert ein Team der Technischen Universität München eine mögliche Erklärung: Fettmoleküle aus der Myelinscheide, die nicht rasch aus Fresszellen abtransportiert werden, können chronische Entzündungen auslösen. Dies verhindert den Wiederaufbau der Myelinhüllen. „Myelin hat einen sehr hohen Anteil an Cholesterin“, erläutert Prof. Simons. „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. Sie nehmen die beschädigte Myelinscheide in das Innere der Zelle auf, verdauen diese und befördern die unverdaulichen Reste über Transportmoleküle wieder aus der Zelle heraus. Häuft sich jedoch in kurzer Zeit zu viel Cholesterin in der Zelle an, kann es passieren, dass Kristalle gebildet werden. Anhand eines Mausmodells konnten Simons und sein Team die verheerenden Folgen des kristallinen Cholesterins zeigen: Es aktiviert in den Fresszellen ein sogenanntes Inflammasom, dass unter anderem dafür sorgt, dass Entzündungsmediatoren freigesetzt und mehr Immunzellen angelockt werden. Wie gut die Mikroglia und Makrophagen ihre Aufgabe erfüllten, hing nicht zuletzt vom Alter der Versuchstiere ab: Je älter diese waren, desto schlechter funktionierte der Abtransport von Cholesterin und desto stärker waren die chronischen Entzündungen. „Wenn wir die Tiere mit einem Medikament behandelten, das den Abtransport von Cholesterin fördert, gingen die Entzündungen zurück und die Myelinscheiden wurden regeneriert“, sagt Mikael Simons.
- BCAS1-positive Oligodendrozyten: Eine weitere Studie unter der Leitung von Prof. Simons und Prof. Christine Stadelmann vom Institut für Neuropathologie der Universität Göttingen, die kürzlich in „Science Translational Medicine“ erschienen ist, liefert dazu wichtige neue Erkenntnisse. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entdeckten einen neuen Zelltyp, eine besondere Form der sogenannten Oligodendrozyten. Oligodendrozyten gehören zu den Gliazellen im Gehirn, die für die Myelinisierung verantwortlich sind. „Wir nehmen an, dass die von uns entdeckten BCAS1-positiven Oligodendrozyten eine Zwischenstufe in der Entwicklung dieser Zellen darstellen. Sie sind nur relativ kurze Zeit nachweisbar- nämlich dann, wenn gerade Myelin gebildet wird“, sagt Mikael Simons. In menschlichen Gehirnen sind sie beispielsweise besonders stark in Neugeborenen nachweisbar, wenn die Myelinisierung besonders ausgeprägt ist. Bei Erwachsenen verschwinden diese Zellen zum Großteil, können aber neu gebildet werden, wenn die Myelinscheide beschädigt wird und neuaufgebaut werden muss.
Weitere Faktoren, die die Myelinregeneration beeinflussen können
Neben den oben genannten spezifischen Wirkstoffen und Prozessen gibt es auch allgemeine Faktoren, die die Myelinregeneration beeinflussen können:
- Schlaf: Ausreichend Schlaf ist wichtig für die Bildung von Oligodendrozyten, den Zellen, die Myelin bilden. Wie eine Studie des Departments of Psychiatry der University of Wisconsin-Madison herausfand, werden während dem REM-Schlaf im Körper vermehrt Zellen gebildet, die als Ausgangsstoff für die Oligodendrozyten benötigt werden. Je besser du dich also erholst und je mehr Schlaf du deinem Körper gönnst, desto mehr Myelin kann gebildet werden. Das Gegenteil ist bei Stress und Übermüdung der Fall. Gönnst du deinem Körper und Gehirn zu wenig Erholung, sterben Zellen schneller ab.
- Ketogene Ernährung: Eine ketogene Ernährung bzw. Ketone können den Aufbau der Myelinschicht unterstützen. Wie herausgefunden wurde, zeigte eine ketogene Diät Erfolg bei einem Patienten, der unter Hypomyelinisierung litt. [6]Bei dieser Erkrankung ist die Myelinisierung durch einen AGC1-Mangel (aspartate-glutamate carrier) von Geburt an gestört. Die ketogene Diät konnte in diesem Fall die Myelinisierung verbessern, indem sie einen Mangel in einem bestimmten Enzym (AGC1, das zur Bildung von N-Acetylaspartat in den Oligodendrozyten beiträgt) kompensiert hat. Zum anderen dienen Ketone aber auch als Energiequelle und Vorstufe bei der Lipidsynthese in den so wichtigen Oligodendrozyten im Gehirn und können somit die Myelinisierung unterstützen.
- Omega-3-Fettsäuren (DHA): Der Gesamtfettgehalt deines Gehirns besteht zu ca. 20 %aus der essentiellen Omega-3-Fettsäure DHA. Schon während der Schwangerschaft ist die Entwicklung der Hirnrinde eines Säuglings auf die Omega-3 Fettsäure DHA angewiesen, dessen Speicherung während der ersten beiden Jahre nach der Geburt stattfindet. Diese Phase der DHA-Ablagerung stimmt zeitlich mit dem Beginn der Myelinisierung überein, was ein Hinweis darauf ist, dass beide Prozesse eng miteinander verknüpft sind. Es wird davon ausgegangen, dass DHA benötigt wird, um die Myelinisierung voranzutreiben.
- Vitamine: Vitamin D sowie Vitamin K2 stehen ebenfalls im Zusammenhang mit Myelin. So konnten Studien zeigen, dass der Vitamin-D-Rezeptor die Produktion von Oligodendrozyten erhöhen kann und Vitamin K an der Erhöhung von so genannten "Sulfatiden" beteiligt ist, ein Bestandteil der Myelinmembranschicht. Vitamin B12, Citicolin und Vitamin B5 (Pantothensäure) sind wichtig für die Bildung von Myelin. Das sind einige der Ausgangsstoffe, die dein Gehirn braucht, um Myelin zu synthetisieren. Vitamin B5 ist essentiell, denn es hilft bei der Synthese von über die Nahrung aufgenommenen Fetten - und Myelin besteht aus bis zu 70% aus Fetten. Aber nicht nur dafür ist Vitamin B5 verantwortlich, es hilft auch gleichzeitig bei der Synthese von Acetylcholin, dem wichtigen Nervenbotenstoff deines Gehirns. Bei dieser Aufgabe unterstützt auch der Wirkstoff Citicolin, der neben der Bildung von Acetylcholin, vor allem für die Reparatur von angegriffenen Myelinscheiden verantwortlich ist.
Ausblick
Die Forschung zur Myelinregeneration ist ein vielversprechendes Gebiet mit dem Potenzial, die Behandlung von MS und anderen neurologischen Erkrankungen zu revolutionieren. Wer weiß, vielleicht gibt es in naher Zukunft schon erste Ergebnisse zur Myelinregeneration bei MS, die für eine Behandlung in Frage kommen. Es bleibt zu hoffen, dass die laufenden Forschungsarbeiten bald zu neuen Therapien führen, die die Lebensqualität von Menschen mit MS deutlich verbessern können.
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