Aufbau von Axonen im Corticospinaltrakt (CST) möglich

Wissenschaftler der Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) forschen an einer Methode, mit der das Wachstum von Axonen angeregt werden kann. Ihre Erkenntnisse könnten einen neuen Ansatz bei der Behandlung von Rückenmarksverletzungen darstellen.

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Bei einer Rückenmarksverletzung können an der Läsionsstelle die Informationen zwischen Gehirn und Gliedmaß bzw. Organ nicht frei fließen, da die Durchtrennung der Axone ein Weiterleiten, d. h. das Senden und Empfangen dieser Informationen, unmöglich macht. Welche Einschränkungen sich daraus ergeben, hängt von der Höhe der Verletzung ab und davon, ob sie komplett oder inkomplett ist (siehe: Auswirkung auf Organe und Körperfunktionen). Während die Maßnahmen der Rehabilitation Betroffenen helfen können, mit den Auswirkungen einer Querschnittlähmung umzugehen, galt ein Wiederwachstum von verletzten Neuronen lange Zeit als schwierig bis unmöglich zu erreichendes Ziel.

Die vorliegende Studie gibt nun Hinweise darauf, dass es nicht, wie lange vermutet, einer externen Stimulation bedarf, um ein erneutes Wachstum der Axone zu bewirken. Vielmehr ist der entscheidende Faktor bereits in den Zellen enthalten. Genauer: In der DNA.

In einer Publikation erschienen in der Juli Ausgabe von The Journal of Neuroscience berichteten die Forscher der HKUST, dass die Unterdrückung eines bestimmten Genes (das PTEN Gen) eine Wiederaussprossung von verletzten Axonen im Corticospinaltrakt (CST) begünstigt. Zudem fördere diese Unterdrückung die Aktivität eines anderen Genes, das Protein mTOR, was ebenfalls die Fähigkeit von CST-Axonen zur Regeneration steigere.

Das Team um Dr. Kai Liu, Assistenzprofessor an der HKUST, nahm im Tierversuch eine Unterdrückung des PTEN Genes vor. Bei Gruppe 1 geschah dies direkt nach einer Pyramidotomie, bei Gruppe 2 vier Monate nachdem den Tieren eine schwere Rückenmarksverletzung zugefügt worden war und bei Gruppe 3 nach weiteren acht Monaten. Die Ergebnisse zeigen bei allen drei Gruppen, dass die Unterdrückung von PTEN das Aussprossen und die Regeneration von Axonen im CST fördert – auch dann, wenn die Verletzungen einige Zeit zurückliegen.

“Der Corticospinaltrakt kontrolliert willentliche Bewegungen und spielt daher eine wichtige Rolle, wenn es um das Wiedererlangen von Funktionen nach Rückenmarksverletzungen geht”, sagt Liu. “Die Regeneration im CST wurde von jeher als eine große Herausforderung für die Neurowissenschaften betrachtet.“

“Ein Eingriff“, so Liu weiter, „in die Funktionen der Gene PTEN und mTOR zeigte, dass nicht nur unverletzte CST Axone wieder aussprossen können, sondern auch, dass verletzte Axone die Läsionsstelle wieder überwinden können. Selbst dann, wenn die entsprechende Behandlung bis zu einem Jahr nach Eintritt der Verletzung vorgenommen wurde. Diese Erkenntnisse könnten die Möglichkeiten, die bei der Behandlung von Rückenmarksverletzungen zur Verfügung stehen, in Zukunft erheblich erweitern.“

Generell lässt sich sagen, dass eine Wiederaussprossung von Axonen immer unwahrscheinlicher wird, je weiter die Verletzung zurückliegt. Vor diesem Hintergrund, ist es erstaunlich zu sehen, dass durch das Unterdrücken von PTEN ein Wachstum von Axonen nach bis zu einem Jahr möglich ist.

“Es ist interessant zu sehen, dass Neuronen mit Langzeitverletzung die Fähigkeit zurückgewinnen synaptische Verbindungen herzustellen”, sagt Liu. “PTEN Unterdrückung kann an bestimmten Neuronen vorgenommen werden, was bedeutet, dass wir bei künftigen Forschungen gezielt an ausgewählten Punkten eingreifen können.”

Inwieweit und wann diese Methode am Menschen angewendet werden kann, bleibt abzuwarten (siehe auch: Menschen und Mäuse: Nicht nur optische Unterschiede).

Weitere Informationen

Die Ergebnisse der Studie wurden im Juli 2015 im Magazin The Journal of Neuroscience veröffentlicht.