Neuartiges Hydrogel fördert die neuronale Regeneration nach Rückenmarksverletzungen

Chinesische Forscher haben ein multifunktionales Gelimplantat entwickelt, mit dem sich die Mikroumgebung des Immunsystems nach einer Rückenmarksverletzung wirksam regulieren und die Auswirkungen von Sekundärverletzungen verringern lassen.

Schematic diagram of the dual-functional immunoregulatory hydrogel for regulating the inflammatory microenvironment after spinal cord injury. (Image by IGDB)

Durch die Modifizierung eines Gelatine-Hydrogels mit Polyamidoamin (einer chemischen Verbindung (Polymer) mit positiver elektrischer Ladung), und einem entzündungshemmenden Zytokin, Interleukin-10 (IL-10), konnte das Implantat den Gewebeumbau verbessern und die axonale Regeneration fördern.

Das Problem

Eine Rückenmarksverletzung führt zu einer Schädigung der Axone und zum Absterben der Nervenzellen, was wiederum zu Funktionsstörungen führt. Die durch die Rückenmarksverletzung ausgelöste Infiltration und Aktivierung von Immunzellen schafft eine entzündliche Mikroumgebung, die durch sog. schadensassoziierte molekulare Muster (DAMPs) gekennzeichnet ist, welche die zusätzlich zur eigentlichen Verletzung entstehenden Sekundärschäden verschlimmern und die neurologische Funktionserholung beeinträchtigen.

Die (potenzielle) Lösung

Durch die Fähigkeit, DAMPs wirksam zu binden und IL-10 nachhaltig freizusetzen, konnte ein solches multifunktionales immunregulatorisches Hydrogel nicht nur die pro-inflammatorischen Reaktionen von Makrophagen und Mikroglia reduzieren, sondern auch die neurogene Differenzierung von neuralen Stammzellen fördern.

Regulierung der Immunzellen

Im Mausmodell mit vollständiger Durchtrennung des Rückenmarks wirkte das Gelimplantat der entzündlichen Mikroumgebung entgegen, indem es die Zytokinproduktion unterdrückte und die Aktivierung der Immunzellen regulierte, was zur neuralen Regeneration und zum Axonenwachstum ohne Narbenbildung führte.

Sekundärschäden


Im Falle von Querschnittlähmung bezeichnen Sekundärschäden Schädigungen des Rückenmarks, die zu einer Vergrößerung des Verletzungsausmaßes führt. Hervorgerufen werden Sekundärschäden durch Reaktionen der Gewebezellen und des Immunsystems; sie treten kurz (d.h. innerhalb weniger Stunden und Tage) nach dem eigentlichen spinalen Trauma auf.

Das multifunktionale immunregulatorische Implantat mit neuroprotektiven und neuralen Regenerationseffekten förderte die elektrophysiologische Verbesserung und die Erholung der motorischen Funktion nach einer Rückenmarksverletzung erheblich.

Die Studie legt nahe, dass die funktionelle Rekonstruktion der immunologischen Mikroumgebung durch das Gel eine vielversprechende und wirksame Methode zur Behandlung schwerer Rückenmarksverletzungen ist. Inwieweit und wann sie bei der Behandlung von Menschen nach Eintritt einer Querschnittlähmung eingesetzt werden kann, ist derzeit noch unklar. Weitere Studien sind notwendig.

Für das englischsprachige Abstract siehe: A DAMP-scavenging, IL-10-releasing hydrogel promotes neural regeneration and motor function recovery after spinal cord injury.


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