Mittwoch, 22. Mai 2019
Navigation öffnen

Medizin

01. Juni 2012 Wieder laufen nach Rückenmarksverletzung

Einem ehemaligen Neurologen der Universität Zürich gelingt es, Ratten mit Rückenmarksverletzungen und schweren Lähmungen wieder zum Laufen zu bringen. Er zeigt, dass ein durchtrennter Abschnitt des Rückenmarks reaktiviert werden kann, wenn dessen inhärente Intelligenz und Regenerationsfähigkeit "aufgeweckt" werden. Die vor fünf Jahren an der Universität Zürich begonnene Studie dürfte unser Verständnis des Zentralnervensystems tief greifend verändern. Das beobachtete Nervenwachstum lässt auf neue Methoden für die Behandlung von Lähmungen hoffen.

Anzeige:
Fachinformation

Die Studie von Grégoire Courtine, ehemaliger UZH-Neurologe und jetziger Professor für Rückenmarkwiederherstellung an der ETH Lausanne, belegt: Nach einigen Wochen Neurorehabilitation mit einer Kombination aus robotergesteuertem Laufgeschirr und elektrochemischer Stimulierung beginnen Ratten nicht nur aus eigenem Antrieb zu laufen, sondern können bei entsprechender Stimulierung schon bald rennen, Stufen hochklettern und Hindernissen ausweichen. Laut Courtine ist aber noch nicht klar, ob ähnliche Rehabilitationstechniken auch beim Menschen funktionieren würden.

Bekannt ist, dass Gehirn und Rückenmark sich nach kleineren Verletzungen anpassen und erholen können. Dieses Phänomen wird als Neuroplastizität bezeichnet. Nach schweren Verletzungen zeigte das Rückenmark jedoch bisher so wenig Plastizität, dass eine Regeneration unmöglich war. Die Arbeit von Grégoire Courtine dokumentiert nun, dass auch in solchen Fällen Plastizität und Erholung möglich sind, aber nur, wenn das "eingeschlafene" Rückenmark zuerst aufgeweckt wird.

Dazu spritzten er und sein Team Ratten eine chemische Lösung mit Monoamin-Agonisten. Diese Stoffe lösen eine Zellreaktion aus, indem sie an bestimmte Dopamin-, Adrenalin- und Serotoninrezeptoren der Rückenmarkneuronen andocken. Dieser Cocktail ersetzt die bei gesunden Menschen von den Hirnstammbahnen freigesetzten Neurotransmitter, regt die Neuronen an und bereitet sie darauf vor, zum richtigen Zeitpunkt Bewegungen des Unterkörpers zu koordinieren.

Fünf bis zehn Minuten nach der Injektion stimulierten die Wissenschaftler das Rückenmark elektrisch mithilfe von Elektroden, die in die äusserste Schicht des Rückenmarkkanals, den sogenannten Epiduralraum, implantiert worden waren. Diese beiden Stimulierungen – chemisch und elektrisch – sind erforderlich, um eine Gehbewegung auszulösen. "Die lokale Epiduralstimulierung sendet fortwährend elektrische Signale durch Nervenfasern an die chemisch angeregten Neuronen, die die Beinbewegungen steuern. Dann musste nur noch die Bewegung ausgelöst werden", erklärt Rubia van den Brand, Mitautorin der Studie.

Angeborene Intelligenz des Rückenmarks


Bereits 2009 berichtete Courtine, damals noch an der Universität Zürich, über die Wiederherstellung von – wenn auch nicht willensgesteuerten – Bewegungen. Er entdeckte, dass sich ein ab der Läsion vom Hirn abgetrenntes, stimuliertes Rückenmark einer Ratte überraschend entwickelte: Es übernahm nach und nach die Modulierung der Beinbewegungen, sodass vorher gelähmte Tiere auf einem Laufrad gehen konnten. Diese Experimente zeigten, dass das Laufrad eine sensorische Rückmeldung bewirkte, die eine Gehbewegung auslöste. Die angeborene Intelligenz des Rückenmarks übernahm diese Funktion, sodass das Gehen im Wesentlichen ohne Beitrag des Gehirns der Ratte erfolgte. Die Wissenschaftler waren überrascht und vermuteten, dass bereits ein sehr schwaches Hirnsignal ausreichen würde, damit die Tiere wieder willensgesteuerte Bewegungen vollführen können.

Um diese Theorie zu überprüfen, ersetzte Courtine das Laufrad durch einen Roboter, der die Ratten stützte und nur eingriff, wenn sie das Gleichgewicht verloren. Dadurch wurde den Nagern suggeriert, ihr Rückenmark sei gesund und funktionstüchtig. Sie wurden so ermutigt, willensgesteuert ans andere Ende der Plattform zu laufen, wo ein Stück Schokolade zur Belohnung auf sie wartete. «Dieses aus ihrer Sicht willensgesteuerte Training führte zu einer Vervierfachung der Nervenzellen im Gehirn und im Rückenmark. Dieses Nachwachsen beweist das riesige Neuroplastizitätspotenzial selbst nach schweren Verletzungen des Zentralnervensystems», sagt Janine Heutschi, Mitautorin der Studie.

Courtine bezeichnet dieses Nachwachsen als "neue Ontogenese", eine Art Wiederholung der Wachstumsphase eines Säuglings. Die Forscher stellten fest, dass die neu gebildeten Fasern die ursprüngliche Rückenmarksverletzung überbrückten und Signale aus dem Gehirn an das elektrochemisch angeregte Rückenmark weiterleiteten. Das Signal war stark genug, um eine Bewegung auf dem Boden ohne Laufrad auszulösen. Die Ratten begannen also, willensgesteuert in Richtung der Belohnung zu laufen, und trugen ihr gesamtes Gewicht ausschliesslich mit ihren Hinterbeinen.

Die spektakuläre Reaktion des Rattenrückenmarks auf die Behandlung legt theoretisch nahe, dass Menschen mit Rückenmarksverletzungen bald über neue Möglichkeiten verfügen werden. Courtine ist zuversichtlich, dass in ein bis zwei Jahren am Zentrum für Rückenmarksverletzungen an der Universitätsklinik Balgrist in Zürich Phase-II-Tests am Menschen beginnen können.

Literaturhinweis:
Rubia van den Brand, Janine Heutschi, Quentin Barraud, Jack DiGiovanna, Kay Bartholdi, Michèle Hürlimann, Lucia Friedli, Isabel Vollenweider, Eduardo Martin Moraud, Simone Duis, Nadia Dominici, Silvestro Micera, Pavel Musienko and Grégoire Courtine. Restoring voluntary control of locomotion after paralyzing spinal cord injury. Science. 31 May, 2012. doi: 10.1126/science.1217416

Quelle: Universität Zürich


Das könnte Sie auch interessieren

Arzneimittelbehörden rufen weltweit zur verstärkten Meldung von Nebenwirkungen auf

Arzneimittelbehörden rufen weltweit zur verstärkten Meldung von Nebenwirkungen auf
© nmann77 / fotolia.com

In einer gemeinsamen Kampagne fordern derzeit Arzneimittelbehörden weltweit Patientinnen und Patienten dazu auf, ihnen verstärkt Verdachtsfälle von Nebenwirkungen zu melden. Ein besonderer Fokus liegt in diesem Jahr auf dem Appell, Verdachtsfälle von Nebenwirkungen bei Kindern zu melden. Weitere Zielgruppen sind Schwangere sowie stillende Frauen, die eine sichere Anwendung von Arzneimitteln sowie die Meldung möglicher Nebenwirkungen sensibilisiert werden sollen. In Deutschland werden diese Meldungen durch das Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte...

Die wichtigsten Tipps zur Grippe-Impfung

Die wichtigsten Tipps zur Grippe-Impfung
© Konstantin Yuganov / fotolia.com

Es geht wieder los: Die Grippe-Zeit beginnt! Insbesondere ältere Patienten sind durch Influenza-Viren gefährdet. Aber auch Schwangere, Kinder und Pflegepersonal sind besonders betroffen. Deswegen raten Experten jetzt zur gezielten Grippeschutzimpfung. „Für ältere Menschen eignen sich insbesondere die sogenannten tetravalenten Impfstoffe, die nun auch von den Krankenkassen bezahlt werden“, sagt Dr. Andreas Leischker (Foto), Impfexperte der Deutschen Gesellschaft für Geriatrie (DGG) sowie Chefarzt der Klinik für Geriatrie des Alexianer-Krankenhauses...

Rund 40 Prozent der Angstpatienten brechen MRT-Untersuchung ab

Rund 40 Prozent der Angstpatienten brechen MRT-Untersuchung ab
© Medserena AG

Klaustrophobie hält 15 Prozent der Patienten davon ab, sich trotz starker Schmerzen mittels der Magnetresonanztomografie untersuchen zu lassen. Dies hat für Ärzte, Therapeuten und Krankenkassen kostenintensive Folgen. Am schlimmsten betroffen ist jedoch der Patient selbst: Statt sich einer Diagnose zu stellen, leidet er oftmals monatelang unter starken Schmerzen. Eine aktuelle Umfrage zeigt, dass Angstpatienten die MRT-Untersuchung akzeptieren, wenn Fachpersonal sie vor und während des Termins persönlich intensiv begleitet und berät. Zudem ist es wichtig, dass...

Sie können folgenden Inhalt einem Kollegen empfehlen:

"Wieder laufen nach Rückenmarksverletzung"

Bitte tragen Sie auch die Absenderdaten vollständig ein, damit Sie der Empfänger erkennen kann.

Die mit (*) gekennzeichneten Angaben müssen eingetragen werden!

Die Verwendung Ihrer Daten für den Newsletter können Sie jederzeit mit Wirkung für die Zukunft gegenüber der rsmedia GmbH widersprechen ohne dass Kosten entstehen. Nutzen Sie hierfür etwaige Abmeldelinks im Newsletter oder schreiben Sie eine E-Mail an: info[at]rsmedia-verlag.de.