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16.10.2008 | Von:
Gerd Kempermann

Plastizität und Regeneration des Gehirns

Unterstützende Zelltherapie

Wenngleich also Zellersatz im Gehirn mutmaßlich eine eher untergeordnete Rolle bei der Lösung der drängenden medizinischen Fragen vor allem einer alternden Gesellschaft spielen wird, so könnte es doch sein, dass eine andere Form der Zelltherapie, bei der nichts ersetzt wird, sehr hilfreich sein wird.

Die größte Quelle für Stammzellen im Organismus ist das Knochenmark, in dem Stammzellen lebenslang neue Blutzellen produzieren. Um die Jahrtausendwende sah es eine Zeitlang so aus, als ob sich das Potenzial der Stammzellen des Knochenmarks darin nicht erschöpfte. Eine Serie von Aufsehen erregenden Berichten schien nahe zu legen, dass aus Knochenmark auch Gehirn entstehen könnte. Nach einer Knochenmarktransplantation fand man im Gehirn des Empfängers Nervenzellen mit Merkmalen des Spenders. Am einfachsten ist dies in dem Fall zu beobachten, in dem eine Frau zur Behandlung einer Leukämie Knochenmark eines Mannes transplantiert bekommen hat. Dann finden sich nämlich im Gehirn der Frau Nervenzellen mit Y-Chromosomen, dem männlichen Geschlechtschromosom, wieder.[8]

Auch im Tierversuch wurde das Phänomen beschrieben und ausführlich untersucht. Man nennt das Phänomen "Transdifferenzierung": Die Blutstammzellen differenzierten offenbar entlang einer Entwicklungslinie, hier der des Nervensystems, die ihnen "eigentlich", nach allen Regeln der Entwicklungsbiologie, gar nicht zustand. Waren diese Regeln obsolet geworden? Es stellte sich heraus, dass Transdifferenzierung nicht oder nur extrem selten vorkommt. Vielmehr neigen die transplantierten Blutzellen dazu, mit verschiedenen (jedoch keineswegs allen Arten von) Körperzellen des Empfängers zu verschmelzen.[9] Solche Fusionen erklären die Befunde zur angeblichen Transdifferenzierung. Sie ist selbst ein hoch interessantes biologisches Phänomen, aber freilich nicht das Gleiche wie echte Transdifferenzierung. Dennoch setzen einige Forscher darauf, die Fusion selbst zur Herbeiführung von Regeneration zu nutzen.

Die Experimente zur Transdifferenzierung waren mitunter von einem eindrucksvollen therapeutischen Erfolg begleitet. In manchen Studien war dieser Effekt sogar viel größer, als er durch die geringe Zahl der scheinbar transdifferenzierten Zellen erklärbar gewesen wäre. Auch als man nach Hinweisen aus Tierversuchen begann, Patienten mit einem Herz- oder Hirninfarkt Blutstammzellen zu verabreichen, fanden sich Verbesserungen, die nicht durch Transdifferenzierung erklärbar waren.[10] Man ist hier einem komplexen, bislang noch wenig verstandenen Phänomen auf der Spur. In gewissem Maße scheinen Stammzellen aus dem Knochenmark die Regeneration zu fördern oder zumindest das Fortschreiten der Erkrankung zu hemmen. Ein Teil dieses Prinzips könnte darin liegen, dass die implantierten Zellen zur Neubildung von Gefäßen beitragen und damit die Durchblutung des Gewebes sicherstellen. Allerdings scheint dieser Mechanismus im Gehirn weniger relevant zu sein als im Herzmuskel. Im Gehirn könnten dagegen so genannte "neurotrophe" Faktoren, also Moleküle, die das Überleben, die Funktion und die Anpassungsfähigkeit von Nervenzellen fördern, von den Knochenmarkzellen freigesetzt werden.

Noch interessanter, aber ebenfalls noch unbewiesen, ist die Idee, dass der zu Grunde liegende Mechanismus ein immunologischer sein könnte. Die transplantierten Zellen könnten die Kommunikation, die normalerweise zwischen dem Immun- und dem Nervensystem besteht, verstärken. Da Immunzellen, zum Beispiel Lymphozyten, ebenfalls von Knochenmark abstammen, ist dies plausibel. Noch verblüffender war der Befund einer italienischen Arbeitsgruppe, nach dem derartige immunologische, regenerationsfördernde Aktivitäten auch von transplantierten Vorläufern von Nervenzellen ausgehen können.[11] Auch das ist weniger verrückt, als es zunächst klingen mag, denn eine der Differenzierungslinien von Hirnzellen umfasst die so genannten Astrocyten ("Sternzellen"), die im Gehirn diverse Funktionen von Lymphozyten zu übernehmen scheinen.

Die modulierende oder unterstützende Zelltherapie erfordert noch umfangreiche Forschung. Manch einer ist wegen des geringen Risikos geneigt, Patienten mit Schlaganfall auch ohne Kenntnis des genauen Mechanismus mit Knochenmarkstammzellen zu behandeln. Die Ergebnisse sind allerdings nicht so überwältigend, dass dieses "Schrotschussverfahren" auf Dauer sinnvoll und wirtschaftlich erscheint.

Fußnoten

8.
Vgl. E. Mezey et al., Transplanted bone marrow generates new neurons in human brains, in: Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 100 (2003) 3, S. 1364 - 1369.
9.
Vgl. M. Alvarez-Dolado et al., Fusion of bone-marrow-derived cells with Purkinje neurons, cardiomyocytes and hepatocytes, in: Nature, 425 (2003) 6961, S. 968 - 973.
10.
Vgl. M. Chopp/Y. Li, Transplantation of bone marrow stromal cells for treatment of central nervous system diseases, in: Advances in Experimental Medicine and Biology, (2006) 585, S. 49 - 64; V. Schachinger et al., Intracoronary bone marrow-derived progenitor cells in acute myocardial infarction, in: The New England Journal of Medicine, 355 (2006) 12, S. 1210 - 1221.
11.
Vgl. S. Pluchino et al., Injection of adult neurospheres induces recovery in a chronic model of multiple sclerosis, in: Nature, 422 (2003) 6933, S. 688 - 694.