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Wissenschaftler haben möglicherweise einen Weg gefunden, nach einer Verletzung Axone nachwachsen zu lassen - ein entscheidender Teil einer Nervenzelle, die auch als Nervenfaser bezeichnet wird. Die Ergebnisse können Patienten mit Rückenmarksverletzungen, Schlaganfällen oder anderen neurodegenerativen Erkrankungen helfen, ihre motorischen Fähigkeiten wiederherzustellen.


Die Schädigung des Axons oder der Nervenfaser eines Neurons - der "lange Schwanz", der Signale vom Zellkörper sendet - ist ein Schlüsselelement der Rückenmarksverletzung.

Ein Forscherteam am Boston Children's Hospital in Massachusetts hat ein "Rezept" für eine Mischung von Molekülen entwickelt und sein therapeutisches Potenzial an Mäusen mit Rückenmarksverletzungen (SCI) oder Schlaganfällen getestet.

Schlaganfall ist die Hauptursache für Lähmung in den Vereinigten Staaten, mehr als ein Drittel der 5, 4 Millionen Menschen, die mit verschiedenen Formen der Lähmung leben.

Die SCI steht an zweiter Stelle, da 27 Prozent aller Lähmungen durch SCI verursacht werden und jedes Jahr 17.000 neue Fälle von SCI auftreten.

Nachdem ein Patient einen SCI oder einen Schlaganfall erlitten hat, werden die Axone in der Hirnrinde und entlang des Rückenmarks geschädigt. Ein Neuron besteht aus einem Zellkörper und zwei Erweiterungen: dem Dendriten und dem Axon, das wie ein langer Akkord aussieht, der Signale von der Hauptzelle sendet.

In der neuen Studie verabreichten die Forscher - angeführt von Zhigang He, Ph.D., Boston Children's Hospital und Harvard Medical School - Mäusen einen Molekül-Mix, in der Hoffnung, dass sie ihre Axone wiederherstellen würden. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Neuron veröffentlicht.

Testen der molekularen Mischung in Mäusen

Er und seine Kollegen begannen mit einer früheren Studie, an der sie mit Wissenschaftlern in Harvard zusammengearbeitet hatten.

In dieser Studie fanden sie heraus, dass die Kombination eines von der Leber sekretierten Wachstumshormons "Insulin-like Growth Factor 1" (IGF1) mit einem Protein namens Osteopontin (OPN) die Sehkraft bei optisch verletzten Nagern durch Regeneration der Axone ihres Sehnervs verbessert.

Es wurde gezeigt, dass OPN an der Entzündung und Degeneration des Nervensystems beteiligt ist und eine Schlüsselrolle bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Multipler Sklerose (MS), Parkinson-Krankheit und Alzheimer-Krankheit spielt.

Im Mausmodell von SCI untersuchten He und Team zwei Gruppen von Mäusen: eine Gruppe, die nach der Verletzung die molekulare Mischung erhielt, und eine Kontrollgruppe, die dies nicht tat.

In der ersten Gruppe injizierten die Forscher den Mäusen einen Tag nach der SCI-Infektion die Mischung aus IGF1 und OPN.

In dem Schlaganfallmodell erhielten die behandelten Mäuse die Mischung 3 Tage nach der Verletzung.

Die Forscher testeten die motorischen Fähigkeiten der Mäuse, einschließlich ihrer Feinmotorik, indem sie ihre Fähigkeit untersuchten, auf einer horizontalen Leiter mit ungleichmäßigen Sprossen zu laufen.

Behandelte Mäuse erholen sich von Feinmotorik

Die Forscher fanden heraus, dass die behandelten Mäuse im Vergleich zur Kontrollgruppe eine drastische Verbesserung ihrer Feinmotorik zeigten.

In der unbehandelten Kontrollgruppe wurde die motorische Funktion nach der Verletzung aufgrund des natürlichen Nachwachsens der Axone allmählich und teilweise wiederhergestellt.

Die Mäuse gewannen viel von ihrer motorischen Funktion zurück, blieben aber in ihren Feinmotorikfähigkeiten signifikant beeinträchtigt, wie der irreguläre Leitertest zeigte.

Behandelte Mäuse machten jedoch viel weniger Fehler bei diesem Test; tatsächlich machten die Mäuse in Woche 12 nach der Verletzung nur 46 Prozent der Zeit Fehler. Im Gegensatz dazu hatte die Kontrollgruppe eine Fehlerrate von 70 Prozent.

Als nächstes wollten die Forscher testen, ob die Zugabe von 4-Aminopyridin-3-methanol - ein Kaliumkanalblocker, der bekanntermaßen die axonale Leitung bei Patienten mit MS verbessert - die Ergebnisse noch weiter verbessern würde.

Nach Zugabe dieses dritten Bestandteils sanken die Fehlerraten bei behandelten Mäusen weiter auf 30 Prozent. Gesunde Mäuse machten in 20 Prozent der Fälle Fehler, so dass die behandelten Mäuse im Vergleich sehr gut abschnitten.

"In unserem Labor haben wir zum ersten Mal eine Behandlung, bei der die Rückenmarksverletzung und das Schlaganfallmodell wieder funktionsfähig werden konnten."

Zhigang He, Ph.D.

Um zu sehen, ob diese Ergebnisse auf ein "Neuspritzen" von Axonen zurückzuführen sind, untersuchten die Forscher auch Rückenmarksabschnitte der Mäuse.

"Wir haben gesehen, was wir erwartet haben - Axon sproßt im Rückenmark", sagt He. "Aber wir haben auch etwas Unerwartetes gefunden - ein erhöhtes Axonwachstum im subkortikalen Bereich."

Er und seine Kollegen führten weitere Tests durch, bei denen sie Mäuse gentechnisch veränderten, denen Axone im Corticospinaltrakt (CST) im Rückenmark fehlten.

Weitere Einschätzungen der Feinmotorik der Mäuse zeigten, dass Verbesserungen bei den Fehlerraten nach der Verletzung bei diesen Mäusen, denen CST-Axone fehlten, signifikant abnahmen.

Daher deutet dies darauf hin, dass die durch den therapeutischen Mix erreichte Erholung nicht so sehr vom Wiederaufwachsen der Axone in subkortikalen Bereichen, sondern von der Regeneration von Axonen in der CST abhängt.

Die "funktionellen Ergebnisse" der subkortikalen Axone, von denen herausgefunden wurde, dass sie umkreist sind, müssen noch getestet werden, sagt der leitende Forscher.

Als nächsten Schritt wollen He und seine Kollegen den molekularen Mix in klinischen Studien am Menschen testen.

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