Chirurgische Methode zur Neuverbindung von Sinnesneuronen bei Querschnittlähmung

Wissenschaftler in Großbritannien und Schweden haben eine chirurgische Methode entwickelt, mit der nach einer Querschnittlähmung Sinnesneuronen neu mit dem Rückenmark verbunden werden können.

In einer neuen Studie haben sie weitere Informationen zur Wirkungsweise der Methode auf zellulärer Ebene erlangt, welche wegweisend für weitere Therapiemöglichkeiten bei einem durchtrennten Rückenmark sein könnten.

Sowohl das Gehirn als auch sämtliche Nervenzellen (Neuronen) des Körpers sind über das Rückenmark verbunden. Motoneuronen, die Muskelbewegungen kontrollieren, und Sinnesneuronen, die Wahrnehmungen wie Schmerz, Temperatur und Berührung übertragen, schließen an das Rückenmark an. An der Stelle, an der Neuronen in das Rückenmark eintreten, bündeln sich Motoneuronen und bilden eine Struktur, die als vordere Nervenwurzel bezeichnet wird. Sinnesneuronen formen die hinteren Nervenwurzeln. Diese Nervenwurzeln können bei Patienten mit traumatischen Verletzungen durchtrennt sein, was Ausfälle im Körper verursachen kann.

Chirurgen können vordere Nervenwurzeln an der Stelle, an der sie abgerissen wurden, neu implantieren und gewöhnlich werden sie sich erfolgreich wiederverbinden, da Motoneuronen aus dem Rückenmark und in die vorderen Nervenwurzeln nachwachsen können. Für die empfindlicheren Sinnesneuronen trifft dies allerdings nicht zu; bisher konnten sie nicht erfolgreich reimplantiert werden. Rückenmarksverletzungen mit abgetrennten hinteren Nervenwurzeln werden als unwiederbringlich zerstört eingestuft und können die Ursache für erhebliche sensorische Einschränkungen und neuropathische Schmerzen sein (siehe: Schmerzempfinden bei Querschnittlähmung).

Implantation in das Dorsalhorn

Thomas Carlstedt vom King’s College in London hatte unlängst an der Entwicklung einer neuen chirurgischen Methode mitgearbeitet, mit der hinteren Nervenwurzeln wiederverbunden werden können. Bei der Methode werden die betroffenen Sinnesneuronen  aus der Nervenwurzel entfernt. Die Nervenwurzel wird in eine tiefergelegene Struktur im Rückenmark, nämlich in das Dorsalhorn, implantiert. Im Dorsalhorn sind sekundäre Sinnesneuronen vorhanden, die normalerweise nicht direkt mit den hinteren Nervenwurzeln verbunden sind. Diese Behandlung wurde bereits an Patienten getestet: Bestimmte Reflexe kehrten zurück, was darauf hinweist, dass das implantierte Neuron sich mit dem Rückenmark verbunden hatte und so einen funktionstüchtigen Schaltkreis gebildet hat.

In einer im Juli 2017 im Fachmagazin Frontiers in Neurology publizierten Studie untersuchen die Forscher den zugrundeliegenden Mechanismus, mit dem die implantierte hintere Nervenwurzel, sich neu mit dem Dorsalhorn verbinden konnte. Mit einem besseren Verständnis für die Wirkungsweise hoffen sie neue Behandlungsmöglichkeiten für Patienten mit Rückenmarksverletzungen entwickeln zu können.

Für ihre Untersuchungen betrachteten die Wissenschaftler an Ratten den Prozess auf zellulärer Ebene. Sie fügten den Ratten einen entsprechenden Schaden am Rückenmark zu und implantierten dann die hintere Nervenwurzel mit der neuen Methode. 12-16 Wochen nach dem Eingriff maßen die Forscher den Status der Wiederherstellung der Funktionen, indem sie mit elektrischen Impulsen feststellten, ob ein vollständiger neuronaler Schaltkreis vorhanden war. Den toten Ratten wurde anschließend das Nervengewebe entnommen, um es unter dem Mikroskop zu analysieren.

Geschlossene neuronale Schaltkreise dank aussprossender Dendriten

Die Tests zeigten, dass der neuronale Schaltkreis geschlossen war und dass die Wurzel erfolgreich mit dem Rückenmark verbunden war. Bei genauerer Untersuchung stellten die Forscher fest, dass kleine neurale Aussprossungen in den Dendriten im Dorsalhorn entstanden. Diese dünnen Verzweigungen waren bis in die implantierte hintere Nervenwurzel vorgedrungen und hatten so einen funktionierenden neuronalen Schaltkreis geschaffen.

Die Forscher hoffen, dass diese Art neuralen Wachstums auch verwendet werden kann, um andere Formen von Rückenmarksverletzungen zu behandeln. Z. B. könnte man auf den Mechanismus zurückgreifen beim Entwickeln neuer Therapien für Fälle, in denen das Rückenmark durchtrennt ist, indem man Transplantate verwendet, die das Nervenwachstum stimulieren bzw. erleichtern können.