TiHo: Heuschrecken mit neuen Nerven

(14.01.2008) Stickstoffmonoxid regt die Reparatur von Nervenzellen an


Erwachsene Wanderheuschrecke (Locusta migratoria, Männchen)
Die Regeneration von Nervenzellen im menschlichen Zentralnervensystem stellt für die Medizin nach wie vor eine große Herausforderung dar. Anders als beispielsweise Nervenzellen in der Haut wachsen die Nervenzellen im Gehirn und im Rückenmark nach Verletzungen nur sehr langsam oder gar nicht wieder aus.

Patienten mit Rückenmarksverletzungen sind deshalb häufig für den Rest ihres Lebens querschnittsgelähmt. Dr. Michael Stern aus der Zellbiologie der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover hat jetzt entdeckt, dass der Regenerationsprozess der Nervenzellen durch Stickstoffmonoxid gefördert wird.

Zeigen konnte er dies an Heuschrecken, nachdem er herausgefunden hatte, dass geschädigte Nervenbahnen bei den Insekten nachwachsen und so die Funktion ihres Nervensystems wieder hergestellt wird.

Seine Ergebnisse hat Stern in der amerikanischen Fachzeitschrift "Developmental Neurobiology" veröffentlicht. Die Publikation kann im Internet unter www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/fulltext/117352366/PDFSTART eingesehen werden. Die Printausgabe der Zeitschrift erscheint im Februar 2008.


Heuschrecken-Embryo mit freigelegtem Nervensystem in einer Kulturschale
Der Wissenschaft sind inzwischen viele Gründe für die Unfähigkeit unseres Zentralnervensystems zur vollständigen Reparatur bekannt. Eine Ursache sind "Stopp-Proteine", die im Rückenmark das erneute Wachstum von verletzten Nervenfasern verhindern. Werden diese Proteine durch Medikamente ausgeschaltet, wachsen die Nervenzellen schneller.

Allerdings gehen mit solch einer Behandlung, die bisher lediglich bei Tieren angewendet wurde, schwere Nebenwirkungen einher.

Die Wissenschaft sucht daher verstärkt nach Möglichkeiten, die Nervenregeneration aktiv zu fördern. Als Forschungsobjekte eignen sich dafür Tiere, bei denen keine Proteine auftreten, die die Regeneration verhindern, wie zum Beispiel Insekten mit einem vergleichsweise einfachen Nervensystem. TiHo-Forscher Dr. Michael Stern hat seine Forschungen daher auf Heuschrecken konzentriert.

Er konnte zeigen, dass die Nervenfasern im Zentralnervensystem bei diesen Tieren nach einer Schädigung das Wachstum wieder aufnehmen.

Dafür entwickelte er eine Forschungsmethode, mit der er auch die Wirksamkeit von pharmakologischen Substanzen auf das Nervenwachstum untersuchen kann: Stern färbt dazu im freigelegten Nervensystem von sieben Millimeter großen Heuschreckenembryos die nachwachsenden Nervenfasern mit Fluoreszenzfarbstoffen an. Unter dem Mikroskop kann er dann die Veränderungen an den Nerven beobachten.

Mit dieser Methode konnte Stern zeigen, dass das Gas Stickstoffmonoxid die Nervenregeneration fördert. In weiteren Versuchen kann mit diesem System jetzt die Wirkung anderer Stoffe auf Nervenzellen im Zentralnervensystem getestet werden - ohne Tierversuche an Wirbeltieren.

Stickstoffmonoxid, das als Schadstoff in Autoabgasen bekannt ist, benutzt der Organismus in sehr geringen Konzentrationen als Signalstoff zur Kommunikation zwischen den Zellen. Schon vorher zeigte die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Gerd Bicker, in der Dr. Stern arbeitet, dass Stickstoffmonoxid als Signalstoff während der Insektenentwicklung eine Rolle für die Ausbildung von Nervenbahnen spielt.

Der Stoff wird unter anderem in Nervenzellen und Blutzellen produziert. Kommt es zu einer Störung oder Verletzung wird die Konzentration des Stickstoffmonoxids gesteigert, um die Regeneration der Nervenzellen zu fördern.

Link: Institut für Tierökologie und Zellbiologie

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