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16.10.2008 | Von:
Gerd Kempermann

Plastizität und Regeneration des Gehirns

Regeneration von innen

Eine unterstützende Zelltherapie hat mit der Idee eines klassischen Zellersatzes nur wenig gemeinsam. Es werden nicht die "Hauptdarsteller", also die betroffenen Nervenzellen, ersetzt. Dies limitiert natürlich die Reichweite des Ansatzes. Unterstützende Zelltherapie steht näher bei konventionellen, zum Beispiel medikamentösen Ansätzen, um Regeneration zu aktivieren, als bei der Idee, verlorenes Gewebe wirklich zu ersetzen. Entsprechend abwertend wird dieser Ansatz mitunter betrachtet.

Der fundamentale Unterschied zur Medikamentenbehandlung liegt aber in der Tatsache, dass mit der Transplantation einer Zelle eine biologisch hochgradig komplexe Einheit eingesetzt wird, die anders als ein isolierter Faktor auf sehr vielfältige Weise in den Regenerationsprozess eingreifen könnte. Der zweite Punkt aber ist der, dass die ursprüngliche, sehr pessimistische Einschätzung, im Gehirn könne nichts regenerieren, so pauschal nicht haltbar ist. Die beschränkte Regenerationsfähigkeit des Gehirns von Säugetieren, die durchaus vorhanden ist, scheint vielmehr schnell überfordert zu werden, wenn entweder der akute Schaden zu groß oder die chronische Schädigung frühzeitig die Träger der zarten Regeneration erfasst. Gerade im letzteren Fall aber könnten Strategien, die auf "Hilfe zur Selbsthilfe" zielen, erfolgreich sein, wenn sie frühzeitig eingriffen.

"Niedere" Tiere stellen Menschen und Säugetiere im Hinblick auf die Regenerationsfähigkeit des Gehirns in den Schatten. Das berühmteste Beispiel sind Salamander und Lurche, denen man Arme und Beine abtrennen kann und sie dann vollständig nachwachsen sieht. Auch der Schwanz, der den unteren Teil des Rückenmarks und damit einen Teil des Gehirns enthält, kann komplett regenerieren. Auch im zentralen Nervensystem des Salamanders und zum Beispiel von Fischen und Vögeln gibt es eine lebenslange, eindrucksvolle Regenerationsfähigkeit.

Man hat argumentiert, dass der evolutionäre Gewinn der ungeheuerlichen Leistungsfähigkeit des menschlichen Gehirns nur zu dem Preis des Verlusts der Regenerationsfähigkeit zu haben gewesen sei. Im Abwägen zwischen Stabilität des Netzwerks und seiner Regenerationsfähigkeit habe sich das menschliche Gehirn für Stabilität "entschieden". Ist das wirklich so? Oder können wir unter Umständen von Lurchen und Fischen lernen, wie das Gehirn regenerieren könnte? Es müsste ja nicht gleich der Assoziationskortex mit seiner beim Menschen unvergleichlichen Komplexität sein. Auch ein regenerierendes Rückenmark wäre ein wichtiges Ziel. Querschnittslähmungen entstehen durch Verletzungen des Rückenmarks und betreffen sehr oft junge, aktive Menschen. In Deutschland ist die Lobby dieser Patienten verhältnismäßig wenig präsent, aber in den USA ist das ganz anders, nicht zuletzt durch das Engagement des früheren Superman-Darstellers Christopher Reeve, der nach einem Reitunfall querschnittsgelähmt war. Das Besondere an der Rückenmarksverletzung ist, dass sie vor allem Nervenbahnen, also die langen Fortsätze der Nervenzellen, die von der Hirnrinde bis tief ins Rückenmark (oder in umgekehrter Richtung) reichen, betrifft. Diese langen Bahnen einmal ersetzen zu können, ist zwar unwahrscheinlich. Zellersatz könnte aber bei Querschnittslähmung eine Rolle dabei spielen, das Überleben geschädigter, aber noch nicht untergegangener Nervenfasern zu sichern und ihr Wiederaussprossen zu steigern.

Schon die nach der Verletzung, die meist eine Quetschung ist, noch vorhandenen Bahnen vor weiterem Schaden zu schützen und ihre Funktion wiederherzustellen, ist ein lohnendes Ziel. Unsere Ambitionen dürfen also bescheidener sein als beim Salamander: Schon die Wiederherstellung einzelner Funktionen kann die Lebensqualität sehr stark verbessern. Das gilt vor allem für die Wiederherstellung der Darm- und Blasenfunktion, die auch vom Rückenmark abhängen.

Eine Regeneration von Nervenfasern ist außerhalb des Zentralnervensystems (zu dem auch das Rückenmark gehört) in beeindruckendem Maße möglich. Die Nerven, die vom Rückenmark in die Peripherie von Armen und Beinen führen, können recht gut regenerieren, solange gewisse Leitstrukturen erhalten geblieben sind. Diese Diskrepanz hat die Wissenschaft früh irritiert und angestachelt. Dabei fand man durch Transplantationsexperimente heraus, dass zentrale Nervenfasern in der Peripherie durchaus zur Regeneration in der Lage waren, während periphere Nerven im zentralen Nervensystem nicht regenerieren konnten. Das legte nahe, dass die Regeneration von Nervenbahnen im Zentralnervensystem aktiv gehemmt wird. Das mag angesichts der Komplexität des Gehirns sogar sinnvoll sein, um unter normalen Bedingungen "Wildwuchs" zu verhindern, im Falle von Pathologie aber ist diese Hemmung von Nachteil. Eine besondere Rolle spielt ein Faktor, den man passenderweise "Nogo" (vom Englischen no go, frei übersetzt: "Kein Durchgang") genannt hat.[12] Hemmt man Nogo seinerseits, wird manche Regeneration möglich. Die Kunst liegt darin, die Wirkung solcher Hemmer zu steuern und zu begrenzen, sodass eine klinische Anwendung praktikabel wird.

Fußnoten

12.
Vgl. A.D. Buchli/M.E. Schwab, Inhibition of Nogo: a key strategy to increase regeneration, plasticity and functional recovery of the lesioned central nervous system, Annals of Internal Medicine, 37 (2005) 8, S. 556 - 567.