Gehirnregeneration: Zellfortsätze überbrücken Läsionen von knapp 0,5 Millimetern

Die Wiederherstellung von funktionierendem Nervengewebe nach Verletzungen oder Erkrankungen stellt die neurologische Forschung vor erhebliche Herausforderungen. Eine im Fachjournal Nature Neuroscience erschienene Untersuchung der Universität Zürich gewährt detaillierte Einblicke in körpereigene Reparaturprozesse des zentralen Nervensystems.

Im Tiermodell wies ein Forschungsteam am Institut für Pharmakologie und Toxikologie nach, dass eine spezialisierte Untergruppe von Gliazellen, sogenannte regenerative Astrozyten, gezielt Gewebeschäden im Gehirn reparieren kann.

Zelluläre Dynamik am Rand von Läsionen

Bislang galten Astrozyten nach Verletzungen des Gehirns vorwiegend als Verursacher von hemmendem Narbengewebe. Die wissenschaftliche Arbeit der Autorengruppe um M. Herwerth, M. T. Wyss, N. B. Schmid und Kollegen belegt nun ein differenzierteres Bild dieser Gliazellen. Die Forschenden unter der Leitung von Bruno Weber analysierten lebende Gehirne von Mäusen über einen Zeitraum von mehreren Wochen.

Mithilfe moderner Zwei-Photonen-Mikroskopie ließ sich verfolgen, wie sich die Zellen im Bereich einer Gewebeverletzung verhalten. Die Beobachtungen zeigten, dass sich spezialisierte regenerative Astrozyten direkt am Rand geschädigter Hirnareale formieren.

Untersucht wurden dabei Läsionen mit einem Durchmesser von knapp 0,5 Millimetern. Anstelle einer reinen Barrierebildung trugen die identifizierten Zellpopulationen aktiv dazu bei, den Defekt strukturell zu überbrücken und die beschädigte Region neu zu organisieren.

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Weite Wanderungswege und molekulare Programme

Ein zentraler Befund der Studie liegt in der Art und Weise, wie die regenerativen Zellen den verletzten Gewebebereich besiedeln. Die bildgebenden Verfahren machten sichtbar, dass neu gebildete Zellkerne weite Strecken zurücklegen. Sie wandern entlang langer, spezialisierter Zellfortsätze gezielt in das Zentrum der Läsion ein, um das beschädigte Areal wieder mit zellulären Strukturen zu füllen.

Begleitet wird dieser mechanische Prozess von tiefgreifenden molekularbiologischen Veränderungen. Die Analysen des Zürcher Instituts ergaben, dass während der Reparaturphase zahlreiche Gene und Signalwege vorübergehend aktiviert werden. Dieses Genexpressionsmuster bleibt nicht dauerhaft bestehen, sondern tritt spezifisch während des Reparaturfensters auf und normalisiert sich nach dem Abschluss der Gewebereorganisation weitgehend wieder.

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Relevanz für das Verständnis neurodegenerativer Prozesse

Die Ergebnisse liefern grundlegende Erkenntnisse über die plastischen Fähigkeiten des Gehirns nach akuten Verletzungen. Während Schädigungen des Nervensystems lange Zeit als weitgehend irreversibel eingestuft wurden, zeigt die Arbeit der Zürcher Forschenden, dass das Gehirn über spezialisierte zelluläre Mechanismen zur Eigenreparatur verfügt. Das präzise Verständnis der Signalkaskaden und Wanderungsbewegungen dieser regenerativen Astrozyten bildet eine neue Basis, um die Grenzen zwischen Narbenbildung und tatsächlicher Geweberegeneration im Säugetiergehirn genauer zu erforschen.

de | wissenschaft | 70268117 |