Schlüssel für Mechanismen der Nervenregeneration enthüllt

Eine neue Studie, die von Wissenschaftlern des Weizmann Instituts durchgeführt wurde, hat einen Schlüsselprozess aufgedeckt, der zur Neubildung peripherer Nerven führt. Nervenzellen im peripheren Nervensystem (an jeder Stelle im Körper außer dem Gehirn und der Wirbelsäule) sind dazu imstande sich zu regenerieren, obwohl sie dies oft nur sehr schlecht und langsam tun. Wissenschaftler haben versucht herauszufinden, wie sie sich regenerieren, um Schäden des peripheren Nervensystems besser behandeln zu können. Zusätzlich konnte das erworbene Wissen über die Reparatur peripherer Nervenzellen auch Einblicke in die Reperatur des zentralen Nervensystems verschaffen (in dem Schäden irreversibel sind).

Nervenzellen haben eine einzigartige Form. Sie sind Körperzellen, aus denen ein langer `Arm´ hervorgeht, der sich Axon nennt. Axone können die Länge von bis zu einem Meter erreichen und stellen die Hauptleitung der Nervenkommunikation durch unseren Körper dar, wobei sie elektronische Signale an die Muskeln und andere Zellen übermitteln. Aufgrund ihrer Länge sind Axone genau wie Stromkabel oder Telekommunikationsleitungen sehr schadensanfällig. Wenn eine Stromleitung durch einen Sturm abgerissen wird, lösen Monitoranlagen einen Alarm aus und Reparateure werden an die Schadenstelle geschickt. Wie löst ein Axon Alarm aus, wenn in unserem Körper ein Schaden entstanden ist?

In einer Studie, die in Neuron veröffentlicht wurde, haben Dr. Michael Fainzilber und die Doktoranden Shlomit Hanz und Eran Person jetzt gezeigt, dass ein spezielles Protein an der Schadenstelle im Axon produziert wird. Es nennt sich Importin Beta und befindet sich normalerweise weit vom Axon entfernt, nahe dem Zellkern der Nervenzelle. Dort bereitet es gemeinsam mit seinem Schwester-Molekül Importin Alpha den Eintritt der Moleküle in den Zellkern vor.

Die Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Importin Beta in Axonen nach Verletzungen produziert wird. Dann hängt es sich an das Importin Alpha, welches sich normalerweise in Axonen befindet, und an Proteine an, die eine „heilende Botschaft“ (die noch identifiziert werden muss) enthalten. Die gesamte Gruppe hängt sich an einer „Maschine“ an, die sich Dynein nennt, und tuckert dann an den „Bahnen“ entlang, die vom Axon zum Zellkern führen. Der Proteinkomplex verfügt aufgrund der Präsenz von Importin Alpha und Beta über einen einfachen Zugang in den Zellkern. Die Forscher stellten fest, dass ein Blockieren dieses neu entdeckten Prozesses eine Nervenregeneration verhindert (Fotos sind erhältlich). Die Identifizierung der Proteine, die die „heilende Botschaft“ enthalten, und der Gene, die eine heilende Reaktion ermöglichen, sind die nächste Stufe beim Entschlüsseln des Rätsels der peripheren Nervenregeneration.

Da das zentrale und das periphere Nervensystem miteinander verbunden sind, könnte die Fähigkeit des Transfers von Substanzen innerhalb des peripheren Nervensystems eines Tages das Sprungbrett zu neuen therapeutischen Mitteln darstellen, die direkt ins Gehirn und in die Wirbelsäule eingeführt werden.

Dr. Michael Fainzilbers Forschung wird finanziert vom Y. Leon Benoziyo Institute for Molecular Medicine, dem Irwin Green Alzheimers Research Fund, dem Koshland Research Fund und der Buddy Taub Foundation. Dr. Fainzilber hält den Daniel E. Koshland Sr. Lehrstuhl für Karrierenentwicklung.