Protein steigert Regeneration von Rückenmarksnerven

Der Grund dafür, dass abgetrennte Finger wieder voll funktionsfähig sein können, nachdem sie wieder angenäht wurden, ein verletztes Rückenmark aber eine bleibende Querschnittlähmung bedeutet, ist, dass Nervenfortsätze im peripheren Nervensystem (PNS) sich regenerieren können, die im zentralen Nervensystem (ZNS) aber nicht. Die dafür verantwortlichen Proteine sind nun im Visier der Forschung.

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Neurowissenschaftler des Hertie-Instituts für klinische Hirnforschung der Universität Tübingen und des Imperial College London haben Hinweise gefunden, dass es möglich ist, die Regeneration verletzter Nervenfasern im zentralen Nervensystem (ZNS) mittels epigenetischer Prozesse anzuregen und chemisch zu kontrollieren. Die Forscher zeigten im Tierversuch, dass die Anzahl sich regenerierender Nervenfasern durch den Einsatz des Proteins PCAF (P300/CBP-assoziierter Faktor) signifikant steigt.

Schlüsselfaktor: PCAF

Im peripheren Nervensystems (PNS) wachsen nach einer Verletzung ca. 30 % der Nervenfortsätze wieder nach. Das Protein PCAF übernimmt dabei eine entscheidende Funktion, wenn es um die chemischen und genetischen Vorgänge geht, die die Regeneration der Nervenstränge im PNS in Gang setzen. Steht PCAF nicht ausreichend zur Verfügung, findet auch im PNS keine Regeneration der Nervenfortsätze (Neuroregeneration) statt.

Einen ähnlichen Regenerationsprozess konnten die Wissenschaftler nun auch im ZNS von Mäusen auslösen. Dafür injizierten sie Mäusen mit einer herbeigeführten Rückenmarksverletzung das Protein PCAF. Das erhöhte signifikant die Anzahl der sich regenerierenden Nervenfasern. „Die Ergebnisse unserer Arbeit deuten darauf hin, dass wir in der Lage sind, bestimmte epigenetische Veränderungen im zentralen Nervensystem zu erzielen, die das Wachstum von Nervenfasern nach Verletzungen verbessern“, sagt Forschungsleiter Prof. Simone Di Giovanni. Der nächste Schritt sei es nun zu sehen, ob es gelänge, die Beweglichkeit, der mit PCAF behandelten Mäuse, wiederherzustellen.

Maus-Modell und Zellkulturen

Um die Unterschiede zwischen zentralem und peripherem Nervensystem zu untersuchen, setzten die Forscher sowohl auf Maus-Modelle als auch auf Zellkulturen. Sie verglichen die Reaktionen beider Systeme anhand von innerhalb des Wirbelkanals gelegenen Nervenknoten, den Spinalganglien, die ZNS und PNS miteinander verbinden.

Es zeigte sich, dass ein bestimmter epigenetischer Prozess bei der Regeneration eine große Rolle spielt. Sind Nervenzellen im PNS  beschädigt, startet ein komplexer Kommunikationsmechanismus. Dazu gehört unter anderem eine sogenannte retrograde Signalübertragung zum Zellkörper. „Damit wechselt die Zelle in ein epigenetisches Programm, das das Nervenwachstum auslöst”, beschreibt Dr. Radhika Puttagunta diesen ersten Schritt der Nervenzelle auf dem Weg zur Regeneration.

Inwieweit ein etwaiges gezieltes Einbringen von PCAF nach einer traumatischen Rückenmarksverletzung die Heilungschancen und die verbesserte oder vollständige Wiedererlangung der Funktionen des ZNS beeinflussen kann, bleibt abzuwarten.

Die Ergebnisse der Studie wurden ursprünglich am 1. April 2014 in Nature Communications veröffentlicht.

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