In einer neuen Mausstudie hat ein Forscherteam der UCLA, der Eidgenössischen Technischen Hochschule der Schweiz und der Harvard University ein Schlüsselelement für die Wiederherstellung der funktionellen Aktivität nach einer Rückenmarksverletzung entdeckt. Untersuchungen von Neurowissenschaftlern zeigen, dass das Zurückwachsen bestimmter Neuronen in ihre natürlichen Zielbereiche zur Erholung führt, während eine zufällige Regeneration keine Wirkung hat.
In einer 2018 in Nature veröffentlichten Studie identifizierte das Team eine Behandlung, die das Nachwachsen von Axonen (winzige Fasern, die Nervenzellen verbinden und die Kommunikation ermöglichen) nach Rückenmarksverletzungen bei Nagetieren anregt. Doch selbst wenn es mit diesem Ansatz gelingt, Axone aus schwer verletztem Rückenmark zu regenerieren, bleibt die funktionelle Wiederherstellung eine große Herausforderung.
In der neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde, wollten die Forscher herausfinden, ob die Lenkung der Regeneration von Axonen in bestimmten Untergruppen von Neuronen zu ihren ursprünglichen Zielbereichen zu einer sinnvollen funktionellen Erholung nach einer Rückenmarksverletzung bei Mäusen führen könnte. Sie verwendeten zunächst fortschrittliche genetische Analysemethoden, um eine Population von Nervenzellen zu identifizieren, die das Gehen nach einer teilweisen Rückenmarksverletzung verbessern können.
Die Forscher fanden dann heraus, dass die einfache Regeneration von Axonen aus diesen Nervenzellen durch den verletzten Bereich des Rückenmarks ohne spezifische Anleitung keinen Einfluss auf die funktionelle Wiederherstellung hatte. Als die Forscher diese Strategie jedoch verfeinerten und chemische Signale nutzten, um diese Axone anzuziehen und ihre Regeneration an ihre natürlichen Zielbereiche im lumbalen Rückenmark zu lenken, konnten in einem Mausmodell mit vollständiger Rückenmarksverletzung signifikante Verbesserungen der Gehfähigkeit beobachtet werden.
„Unsere Studie liefert wichtige Einblicke in die Komplexität der axonalen Regeneration und die Anforderungen für die funktionelle Erholung nach einer Rückenmarksverletzung“, sagte Michael Sofroniew, MD, leitender Autor der neuen Studie und Professor für Neurobiologie an der David Geffen School of Medicine der UCLA. „Diese Studie unterstreicht die Notwendigkeit, Axone nicht nur an der Stelle der Läsion regenerieren zu lassen, sondern sie auch aktiv zu ihren natürlichen Zielgebieten zu leiten, um eine sinnvolle neurologische Erholung zu erreichen.“
Das Verständnis, wie die Projektionen bestimmter neuronaler Subpopulationen auf ihre ursprünglichen Ziele wiederhergestellt werden können, birgt großes Potenzial für die Entwicklung von Therapien zur Wiederherstellung der neurologischen Funktion bei großen Tieren und Menschen, sagen die Forscher. Die Forscher erkennen jedoch auch an, dass die Förderung der Regeneration über große Entfernungen bei Nicht-Nagetiertieren komplex ist und Strategien mit komplexen räumlichen und zeitlichen Eigenschaften erfordert.
Dennoch kamen sie zu dem Schluss, dass die Anwendung der in ihrer Arbeit vorgestellten Prinzipien „den Rahmen für eine sinnvolle Reparatur des Rückenmarks nach einer Verletzung öffnen und möglicherweise die Reparatur nach anderen Formen von Verletzungen und Erkrankungen des Zentralnervensystems beschleunigen wird“.