Photobiomodulation (PBM): Rotlichttherapie zur Behandlung von akuter Querschnittlähmung
Forscher der University of Birmingham entwickeln ein Implantat für den Einsatz bei Menschen mit traumatischen Rückenmarksverletzungen. Erste Erfolge zeigen eine verbesserte Regeneration in der Akutphase nach Eintritt einer Querschnittlähmung: Bei der Methode sollen Nervenverbindungen mit Hilfe von rotem und nahinfrarotem Licht „repariert“ werden.
Die Forscher unter der Leitung von Professor Zubair Ahmed verwendeten Zellmodelle, um die Frequenz und Dauer des Lichts zu bestimmen, die erforderlich sind, um eine maximale Wiederherstellung von Funktionen zu erreichen und das Nachwachsen von Nervenzellen zu stimulieren. Eine Studie aus dem Jahr 2024 zeigt, dass dieser Ansatz zu erheblichen therapeutischen Verbesserungen führen kann, einschließlich einer signifikanten Wiederherstellung von Gefühl und Bewegung sowie der Regeneration geschädigter Nervenzellen: Die Verabreichung von Rotlicht mit einer Wellenlänge von 660 nm (für eine Minute am Tag) über einen Zeitraum von fünf Tagen in der Akutphase die Lebensfähigkeit der Zellen (Maß für die Anzahl der lebenden Zellen) um 45 % erhöhte.
Über das Implantat
Die Photobiomodulation (PBM) könnte ein praktikabler therapeutischer Ansatz sein, bei dem rotes oder nahinfrarotes Licht eingesetzt wird, um die Genesung nach einer Rückenmarksverletzung zu fördern, indem die Neuroinflammation gemildert und die neuronale Apoptose verhindert wird.
Prof. Ahmed sagt: „Dieser Aspekt der Studie zeigt, dass die Wirkung von 660nm-Licht sowohl neuroprotektiv ist, was bedeutet, dass es das Überleben von Nervenzellen verbesserte, als auch neuroregenerativ, was bedeutet, dass es das Wachstum von Nervenzellen anregte.“
Die Forscher verwendeten zwei verschiedene Methoden: ein Implantat im Rückenmark und die transkutane Verabreichung, bei der die Lichtquelle auf die Haut gelegt wird.
Die Studie zeigt vergleichbare Ergebnisse für beide Verabreichungsmethoden, wobei eine einminütige Dosis von 660nm Licht, die sieben Tage lang täglich verabreicht wurde, zu einer geringeren Vernarbung des Gewebes an der Verletzungsstelle und einer deutlichen funktionellen Erholung führte.
Die Forscher stellten außerdem eine signifikante Verringerung der Hohlräume und der Narbenbildung fest sowie einen Anstieg der Proteine, die mit der Regeneration von Nervenzellen in Zusammenhang stehen, und eine Verbesserung der Verbindungen zwischen den Zellen an der Läsionsstelle.
„Um die Lichttherapie für die Behandlung von Rückenmarksverletzungen beim Menschen praktikabel zu machen, ist ein Implantat erforderlich, das eine Sichtverbindung zum geschädigten Gewebe und die Möglichkeit einer genaueren und standardisierten Dosierung bietet, ohne dass Haut und anderes Gewebe, die das Rückenmark umgeben, ein Hindernis darstellen“, Prof. Ahmed erklärt:
„Die Photobiomodulation (PBM) könnte ein praktikabler therapeutischer Ansatz sein, bei dem Infrarot- oder Nahinfrarotlicht eingesetzt wird, um die Genesung nach Eintritt einer Querschnittlähmung zu fördern, indem die Neuroinflammation gemildert und die neuronale Apoptose verhindert wird. Unsere aktuelle Studie zielt darauf ab, die PBM-Dosierungsschemata zu optimieren und die Wirksamkeit eines invasiven PBM-Verabreichungsparadigmas für den Einsatz bei Rückenmarksverletzungen zu entwickeln und zu validieren.“
Das Forschungsteam sucht nun nach kommerziellen Partnern oder Investoren, um die nächsten Schritte zur Entwicklung eines Prototyps zu unternehmen, der in die ersten klinischen Studien am Menschen aufgenommen werden kann.
Über die Lichttherapie
In der Studie verwenden die Forscher eine Form der Lichttherapie, die Photobiomodulation (PBM), die die Heilung verbessern und Entzündungen verringern soll. Die Wirksamkeit dieser Therapieform ist für eine Vielzahl von dermatologischen und oralen Anwendungen nachgewiesen, bei denen das Licht präzise dosiert und direkt an das Gewebe abgegeben werden kann. Zugelassen ist sie z. B. bereits zur Behandlung der oralen Mukositis zugelassen, wo sie nachweislich die durch Krebsbehandlungen verursachten lähmenden Geschwüre und schmerzhaften Entzündungen im Mund reduzieren kann.
Im Bereich des zentralen Nervensystems wurde PBM in präklinischen Modellen der Parkinson-Krankheit eingehend untersucht, wo sie sich als sicher und wirksam erwiesen hat. Bei der Therapie von Rückenmarksverletzungen entfaltet PBM seinen therapeutischen Nutzen, indem sie die Entzündung, die auf eine Verletzung folgt, in Nervenzellen, Makrophagen (Immunzellen) und Astrozyten lindert.
PBM erzielt diese Wirkungen, indem sie u. a. auf Mitochondrien einwirkt, deren Aufgabe es ist Adenosintriphosphat (ATP) zu erzeugen, das in den Zellen als chemische Energiequelle verwendet wird. Die PBM erhöht die Verfügbarkeit von ATP, wodurch mehrere Wege in Gang gesetzt werden, die Apoptose (Zelltod), neuronale Schäden und Neuroinflammation abmildern und die neuronale Regeneration fördern.
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