Studie zur Sauerstoffversorgung und Durchblutung bei Querschnittlähmung

Die Ergebnisse einer kanadischen Studie könnten einen entscheidenden Einfluss auf die künftige Rehabilitation bei Querschnittlähmung haben. Im Fokus der Studie steht die mangelnde Durchblutung des Rückenmarks an und unterhalb der Läsionsstelle.

Wissenschaftler an der kanadischen Alberta Universität entdeckten, dass bei Versuchstieren der Blutfluss zum Rückenmark einen unerwartet langen Zeitraum (chronische Ischämie) nach Eintritt der Querschnittlähmung unzureichend war und das eine Anregung der Durchblutung oder einfach das Einatmen größerer Sauerstoffmengen zu einer verbesserten Sauerstoffversorgung des Rückenmarks und verbesserten motorischen Funktionen führten.

Frühere Arbeiten hatten gezeigt, dass der Blutfluss zur Läsionsstelle zwar vorübergehend gestört war, doch schnell wieder auf normalem Niveau einsetzte. Zudem ging man davon aus, dass die Durchblutung unterhalb der Läsion normal war. Wie sich herausstellte, war diese Annahme falsch.

“Wir haben zum ersten Mal gezeigt, dass eine Querschnittlähmung zu einer chronisch verminderten Durchblutung und mangelnder Sauerstoffversorgung des neuralen Netzwerks im Rückenmark führt“, Studienleiter Karim Fouad, von der Fakultät für Rehabilitative Medizin in Alberta. „Durch eine Verbesserung der Sauerstoffversorgung des Rückenmarks können wir die Funktionen verschiedener Körperteile verbessern.“

Die im Mai 2017 im Fachmagazin Nature Medicine veröffentlichte Studie zeigt, dass es nach einer Querschnittlähmung einen chronischen Mangel an Blut und Sauerstoff im Rückenmark gibt und wie die Durchblutung eine Schlüsselrolle bei Ursache und Behandlung von motorischen Funktionsstörungen spielt. Eine entsprechende Behandlung könnte das Ausmaß von Funktionsverlusten nach Rückenmarksverletzungen in der Zukunft erheblich reduzieren.

Zufällig entdeckt

Bei ihrer Arbeit stellten die kanadischen Forscher fest, dass unter dem Mikroskop die Kapillare am verletzten Rückenmark einer Ratte immer dann zusammenzogen, wenn Aminosäuren wie Tryptophan appliziert wurden. Das Team um Fouad fand heraus, dass AADC (Aromatische-L-Aminosäure-Decarboxylase) Enzym, das Aminosäuren in Spurenamine umwandelt, in den Perizyten, d. h. Zellen, die die Kapillare umhüllen, stark konzentriert war.

Was sie nicht erwarteten: Diese in den Perizyten produzierten Spurenamine lösten Kontraktionen der Perizyten aus, wodurch sich die Kapillare verengten und der Blutfluss eingeschränkt wurde. Diese überraschenden Ergebnisse brachten die Forscher auf die Idee generelle Messungen der Durchblutung und der Sauerstoffversorgung unterhalb der Läsionshöhe anzustellen, was wiederum zu Entdeckung der chronischen ischämischen Hypoxie führte. Sie kamen zu dem Schluss, dass im Falle einer Querschnittlähmung die Kapillare von den kontaktierenden Perizyten übermäßig eingeengt werden, da Aminosäuren wie Tryptophan in hohem Maße über die Nahrung aufgenommen wird. Also blockierten sie das AADC Enzym, um die Durchblutung zu verbessern.

“Da die Durchblutung unterhalb der Läsionshöhe beeinträchtigt ist, funktioniert das neuronale Netzwerk aufgrund der Sauerstoffunterversorgung nicht einwandfrei. Also blockierten wir das  AADC Enzym und stellten eine Verbesserung von Durchblutung und Sauerstoffversorgung unterhalb der Verletzungsstelle fest”, so die Forscher. “Und wichtiger: Die Tiere konnten so eine erhöhte Muskelaktivität entwickeln.”

Als Alternative zum Blockieren des AACS Enzyms im Rückenmark der Ratten, setzten die Forscher die Tiere einer erhöhten Sauerstoffzufuhr aus und die Ergebnisse waren für alle überraschend. Fouad sagt: “Die Ratte konnte besser gehen! Der veränderte Sauerstoffgehalt sorgte dafür, das verschiedene Funktionen zurückkehrten – wenn auch nur vorübergehend.”

Obwohl die Forscher der Ansicht sind, dass ihre Entdeckung von großer Bedeutung für das Feld der Neurowissenschaften und für Behandlung von Querschnittgelähmten sein könnte, wollen sie die Hoffnung für Betroffene nicht zu sehr schüren.

“Bis eine Behandlung entwickelt sein wird, die Betroffenen helfen kann, ist es noch ein weiter Weg”, sagt Fouad. Aber die Entdeckung könne helfen die Ursache der Auswirkungen von Rückenmarksverletzungen auf einer nie dagewesenen Ebene zu verstehen. Langfristige Behandlungsmodelle zur Verbesserung des Blutflusses könnten entworfen werden. Möglicherweise könnten einfache Therapien, wie physiotherapeutische Übungen oder schlicht Atemübungen eine wichtige Rolle bei der Vorbeugung von Hypoxien und Schäden im Rückenmark spielen. Die vorliegenden Ergebnisse seien ein kleiner aber wichtiger Schritt in die richtige Richtung, so Fouad, und das alles aufgrund einer zufälligen Entdeckung.

Weitere Informationen

Schon 2013 verwies eine us-amerikanische/kanadische Studie auf den positiven Effekt der Sauerstofftherapie bei Menschen mit inkompletten Lähmungen, siehe: Sauerstofftherapie bei inkompletter Querschnittlähmung

Zusammen mit den neuen Ergebnissen aus Alberta, sollte dies Grund genug dafür sein, eine Methode zu entwickeln und zur Behandlung von Patienten weltweit freizugeben. Allerdings ist nach wie vor (Stand: 2019) offen, wann es soweit sein wird.