Ein genetischer Trigger für die Regeneration von Nervengewebe

Neurowissenschaftler konnten bei verletztem Rückenmark durch die Reaktivierung eines Gens verlorene Motorik wieder herstellen

Das menschliche Hirn hat die Fähigkeit, Anatomie und Funktion einzelner Zellen oder ganzer Hirnareale zu verändern und sich so an neue Anforderungen anzupassen. Ein Gen, das an dieser Plastizität beteiligt ist, kann bei Rückenmarksverletzungen die Nervenregeneration steuern. Das haben jetzt Wissenschaftler der FAU zusammen mit Kollegen herausgefunden.

PRG3 gehört zur Familie der Gene, die für die Plastizität unseres Gehirns mit verantwortlich sind. Es lässt die Nervenfasern wachsen und ist nur am Anfang unseres Lebens aktiv. Später – etwa im Kindes- oder frühen Jugendalter – wird es vom Körper abgeschaltet.

Ein Gen, das der Körper im Jugendalter abschaltet, wird wieder aktiviert

Nun untersuchte ein Forscherteam, welchen Einfluss PRG3 auf Nervenschädigungen bei Rückenmarksverletzungen hat. An dem Projekt sind die Berliner Charité, die Universität Zürich, die Neurochirurgische Klinik des Universitätsklinikums Erlangen der FAU und die Universität Mainz beteiligt. „Wir wollten wissen, was passiert, wenn man PRG3 wieder anschaltet und der Körper das Protein, für dessen Produktion dieses Gen zuständig ist, wieder zur Verfügung hat,“ sagt der Leiter der Studie, PD Dr. Nicolai Savaskan von der Neurochirurgischen Klinik in Erlangen.

PRG3 regeneriert Struktur und Funktion von geschädigtem Nervengewebe

Bei Mäusen mit verletztem Rückenmark brachten die Forscher das Gen PRG3 in die Nervenzellen an der geschädigten Stelle ein. In Schwimm-Tests beobachteten sie, wie die Mäuse nach der Verletzung ihre Hinterbeine nicht mehr wie gewohnt bewegen konnten und das Defizit durch andere Bewegungsmuster kompensierten. Mäuse, in deren Nervenzellen PRG3 eingebracht worden war, fanden nach wenigen Wochen zu ihrer ursprünglichen Motorik zurück. Die Forscher fanden außerdem, dass die Menge an Nervenfasern an der beschädigten Stelle angestiegen war. Das bedeutet, dass PRG3 nicht nur die Struktur der geschädigten Nervenfasern wieder herstellte, sondern dass die Nerven auch ihre ursprüngliche komplexe Funktionalität wieder erlangt haben. Bisher geht die Wissenschaft davon aus, dass geschädigte Nervenzellen sich nicht funktional wieder regenerieren können.

Regeneration trotz wachstumshemmender Substanzen im Umfeld der Nervenzelle

Die Forschungsergebnisse werfen auch ein neues Licht auf das Wechselspiel zwischen Substanzen, die das Wachstum von Nervenzellen fördern und solchen, die es hemmen. Nervenfasern sind von einer schützenden Schicht, der Myelinscheide, umhüllt. Sie gewährleistet unter anderem die reibungslose Signalübertragung zwischen den Nervenzellen. Myelin hemmt aber auch das Wachstum von Nervenfasern, weshalb der Stoff im Fokus vieler Forschungen zur Regeneration von Nervenschäden steht. Die aktuellen Experimente mit PRG3 zeigen nun, dass alleine die Aktivierung von PRG3 ausreicht, um Nervengewebe in Funktion und Struktur zu regenerieren. In Zellversuchen wuchsen die Nervenfasern von Nervenzellen mit PRG3 auch in einer an Myelin reichen Umgebung. „Unsere Befunde deuten darauf hin, dass neben der wachstumshemmenden Umwelt vor allem intrinsische, in der Entwicklung aktive Faktoren, die im Erwachsenen abgeschaltet werden, maßgeblich bei der Regeneration von Nervenzellen beteiligt sind “, erklärt Nicolai Savaskan. „Bisher ist nicht klar, warum Nervenzellen das PRG3 Gen im Alter abschalten. Möglicherweise scheint unter normalen Bedingungen eine erhöhte PRG3 Aktivität nicht nötig zu sein. Die Abschaltung stellt womöglich auch einen Schritt hin zur Alterung des Gehirns dar.“ Beobachtungen an den Mäusen mit reaktiviertem PRG3 zeigten, dass sich das Wiedereinschalten dieses Gens nicht anderweitig oder schädlich auf den Organismus auswirkt.

In Zukunft könnte sich PRG3 als Kandidat für eine mögliche genetische Behandlung von Rückenmarksschädigungen erweisen. Das gilt allerdings nur, wenn die Eingriffe sehr früh nach der Schädigung erfolgen. Sobald sich Narben an den verletzen Nervenfasern gebildet haben, ist eine Regeneration nur sehr schwer möglich.

Ihre Ergebnisse haben die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe des Journals Aging veröffentlicht. Doi: 10.18632/aging.101066

Weitere Informationen:

PD Dr. Nicolai Savaskan
Tel.: 09131/85-44748
nicolai.savaskan@uk-erlangen.de