Brett Hilton, Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE), Bonn, Deutschland

Die Rolle der neuronalen Aktivität bei der Regeneration von zentralen Axon und der funktionellen Erholung nach einer Rückenmarksverletzung

Gefördert in: 2017, 2018, 2019


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Problem: Nervenfasern können nach einer Rückenmarksverletzung kaum regenerieren

Angriffspunkt: Stimulieren und/oder Hemmen der elektrischen Aktivität, um Axonwachstum auszulösen

Zielsetzung: Neue Erkenntnisse über den Mechanismus des Axonwachstums helfen dabei, klinisch relevante Strategien zur Regeneration zu entwickeln

 

Nach einer Rückenmarksverletzung können die Fortsätze der Nervenzellen (Axone) nicht mehr regenerieren. Somit ist die Kommunikation zwischen dem Gehirn und dem Rest des Körpers unterbrochen. Warum Axon nicht wieder auswachsen können, ist bisher nicht komplett verstanden.

Eine grundlegende Eigenschaft von Nervenzellen ist ihre elektrische Erregbarkeit. Das stellt die Basis jeglicher Funktion des Gehirns und des Rückenmarks dar. Trotz dieser fundamentalen Bedeutung ist es immer noch unklar, wie die elektrische Aktivität die Regenerationsfähigkeit von Nervenzellen nach einer Rückenmarksverletzung beeinflusst. Einige Forschungsarbeiten deuten darauf hin, dass die Stimulierung der elektrischen Aktivität das Axonwachstum verstärkt, während andere Arbeiten vermuten lassen, dass eine Hemmung der elektrischen Aktivität als Verletzungssignal dient, das dann das Wachstum ermöglicht.

Neue Technologien, die sog. Optogenetik und die Chemigenetik, ermöglichen eine genaue Kontrolle der Nervenzellaktivität mit Hilfe von Lasern oder Substanzen (Medikamenten). In diesem Projekt wollen wir diese beiden Methoden mit direkter Bildgebung der Axone kombinieren, um zu bestimmen, wie die elektrische Aktivität die Regeneration nach einer Rückenmarksverletzung beeinflusst. Somit wollen wir herausfinden, welche Rolle elektrische Aktivität sowohl im akuten, als auch im chronischen Stadium nach Verletzung spielt und ob sich dies im Laufe der Zeit ändert.

Nachdem wir den effektivsten Weg zur Regeneration bestimmt haben, wollen wir den Ansatz in einem Modell für zervikale Rückenmarksverletzung testen und untersuchen, ob die Veränderung der elektrischen Aktivität bei Nervenzellen zu Verbesserungen der Handfunktion führt.

Diese Arbeit soll den Weg für klinisch relevante Strategien zur Regulierung der Nervenzellaktivität bahnen, um so die Regeneration und die funktionelle Erholung nach Rückenmarksverletzung zu beeinflussen. Die Technik der Optogenetik hat bei bestimmten Augenerkrankungen bereits Einzug in klinische Studien gehalten und es ist möglich, dass ähnliche Behandlungen für Rückenmarksverletzungen entwickelt werden könnten.