Reparatur des zentralen Nervensystems: Neue Therapie-Ansätze

Wieso wachsen Nervenzellen nach einem Schnitt in den Finger nach, nicht aber bei Verletzungen des Rückenmarks – mit oft lebenslangen Folgen wie Querschnittlähmung? Deutsche Forscher arbeiten daran, diese Frage zu entschlüsseln. Ihr Ziel: neue Therapieansätze z. B. bei Rückenmarksverletzungen.

Das Regenerationsvermögen von Nervenfasern (Axonen) im zentralen (Gehirn, Rückenmark) und peripheren Nervensystem (z. B. Arme, Beine) unterscheidet sich erheblich. Werden Nervenfasern des Zentralnervensystems durch eine Krankheit oder eine Verletzung geschädigt, führt dies oft zu irreparablen Schädigungen und lebenslangen Behinderungen, da die durchtrennten und von ihren Zielgebieten abgeschnittenen Fasern normalerweise nicht nachwachsen können. Schneidet man sich aber in den Finger und kappt dabei periphere Nervenfasern, regenerieren diese oft vollständig.
Gründe für das unterschiedliche Regenerationsvermögen sind die voneinander abweichende zelluläre Umgebung der verletzten Nervenfasern, aber auch die zelleigene (intrinsische) Wachstumsfähigkeit der Axone selbst, so schildert es eine Pressemitteilung der Universität Düsseldorf.

Die Forscher um Prof. Dr. Dietmar Fischer (Experimentelle Neurologie der Neurologischen Klinik des Universitätsklinikums Düsseldorf) untersuchten, welche Rolle ein bestimmtes Protein, das Enzym GSK3 (Glycogen Synthase Kinase-3), bei der Regeneration in peripheren und in zentralen Nervenzellen spielt.

Die Wissenschaftler entdeckten, dass eine erhöhte Aktivität des GSK3 die Regeneration in (peripheren) Ischiasnerven fördert, aber im (zentralen) Sehnerv deutlich mindert. Mehr noch: Wurde GSK3 in zentralen Nervenzellen gehemmt, führte dies sogar zu einer starken Regenerationssteigerung.

Unerwartet unterschiedliche Ergebnisse

Die Düsseldorfer Wissenschaftler fanden auch den Grund für diese unerwartet unterschiedlichen Ergebnisse: Nur in Axonen des Zentralnervensystems inaktiviert GSK3 ein weiteres, für das axonale Wachstum entscheidendes Protein, das CRMP2 (Collapsin Response Mediator Protein-2). Im peripheren Nervensystem bleibt dieses aktiv. Unterbanden die Wissenschaftler genau diesen inaktivierenden Effekt, indem sie über einen gentherapeutischen Ansatz die zentralen Nervenzellen dazu brachten, eine dauerhaft aktive Form vom CRMP2 zu bilden, wurde der hemmende Effekt von GSK3 nicht nur aufgehoben, sondern sogar in einen stark regenerationsfördernden umgewandelt.

In anderen Worten: Unter diesen Bedingungen fördert GSK3, wie im peripheren Nervensystem, das Nachwachsen der Fasern im Zentralnervensystem. Die durch diesen Ansatz erzielte Regeneration ist eine der stärksten, die bisher erzielt wurde, denn die Axone erreichten bereits drei Wochen nach der Verletzung des Sehnervs erneut Strukturen im Gehirn.

„Wenngleich wir diese Effekte bisher erst in genetisch veränderten Mäusen und über gentherapeutische Ansätze gezeigt haben, eröffnen uns diese gewonnen Erkenntnisse verschiedene Möglichkeiten zur Entwicklung von neuen medikamentösen Ansätzen“, erklärt Prof. Fischer laut Pressemitteilung seiner Universität. Diese werden momentan in seiner Arbeitsgruppe an verletzten Sehnerven und Rückenmark am Universitätsklinikum Düsseldorf weiter untersucht.

Titel der Originalpublikation: Boosting CNS axon regeneration by harnessing antagonistic effects of GSK3 activity: Leibinger et al., 2017, in Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).