So unangenehm er ist, Schmerz ist eines unserer wichtigsten Warnsignale. Doch bei schweren Verletzungen können die Nerven selbst Schaden nehmen – mit Folgen, die weit über den Moment des Unfalls hinausreichen.
Periphere Nervenverletzungen gehören zu den häufigsten und besonders einschneidenden Folgen von Arbeitsunfällen. Gerade an den Händen können sie den Alltag massiv beeinträchtigen: Greifen, Schreiben, Tippen und mehr werden schwierig oder unmöglich, anhaltende Schmerzen können ebenso die Folge sein wie der völlige Verlust von Empfindungen. Die Neuroregenerationsgruppe am Ludwig Boltzmann Institut für Traumatologie, dem Forschungszentrum in Kooperation mit der AUVA (LBI Trauma), untersucht unter der Leitung von David Hercher, PhD, wie sich geschädigte Nerven möglichst gut wiederherstellen lassen.
Goldstandard aus den 1960ern
Periphere Nerven verbinden Gehirn und Rückenmark mit dem Rest des Körpers. In ihnen verlaufen gebündelt die Nervenfasern, sogenannte Axone. Sie sind von einer schützenden Myelinschicht umgeben, die ähnlich wie die Isolierung eines Kabels eine schnelle und zuverlässige Signalweiterleitung ermöglicht.
Wird ein Nerv vollständig durchtrennt, ist diese Verbindung unterbrochen. Kleine Defekte lassen sich mikrochirurgisch direkt wieder verbinden. Fehlt jedoch ein größeres Stück, etwa weil die Enden sich zurückgezogen haben, müssen die nachwachsenden Axone eine Lücke überwinden und wieder den Weg zum richtigen Ziel finden.
Der Goldstandard dafür hat sich seit den 1960er-Jahren kaum verändert. Typischerweise wird ein sensorischer Nerv aus dem Unterschenkel entnommen und als körpereigene Brücke eingesetzt. Bis zu 30 oder 40 Zentimeter Nerventransplantat können so gewonnen werden. Es bringt neben der passenden Struktur auch Schwann-Zellen mit. Diese spezialisierten Zellen myelinisieren Nervenfasern und unterstützen sie bei der Regeneration. Der Nachteil des Eigentransplantats: Um einen Nerv zu reparieren, wird an anderer Stelle ein gesunder Nerv geopfert. Zudem ist das verfügbare Gewebe begrenzt.
Eine Brücke aus Seide
Eine mögliche Alternative sind Nervenleitschienen: kleine Röhrchen, die die Enden des verletzten Nervs verbinden und nachwachsenden Fasern den Weg weisen. Bei größeren Defekten stoßen sie bislang an ihre Grenzen. Im Inneren fehlt es unter anderem an Sauerstoff und Nährstoffen. Gewebe stirbt ab, bevor der Nerv die Lücke überwunden hat.
Die Neuroregenerationsgruppe arbeitet deshalb gemeinsam mit der FH Technikum Wien an Nervenleitschienen aus einem Material, das Menschen seit Jahrtausenden verwenden: Seide. Zum Einsatz kommt Seidenfibroin aus den Fasern des Seidenspinners Bombyx mori. Die Fasern werden zu Röhrchen verflochten und so verarbeitet, dass eine elastische Hülle entsteht, in deren Innerem der Nerv nachwachsen kann. Mit einem Laser bringen die Forschenden regelmäßig angeordnete Öffnungen in die Wand der Seidenröhrchen ein. Durch sie können Blutgefäße aus dem umliegenden Gewebe hineinwachsen.
Die Gefäße versorgen das regenerierende Gewebe mit Sauerstoff und Nährstoffen, sind aber mehr als reine Versorgungsleitungen. Neu entstehende Blutgefäße geben Schwann-Zellen Orientierung, an denen sich wiederum die nachwachsenden Axone ausrichten können. Bevor ein Nerv seinen Weg durch die Lücke findet, bahnen sich also gewissermaßen die Blutgefäße den Weg.
Bei kürzeren Nervendefekten konnte die Forschungsgruppe bereits eine verbesserte Regeneration der Axone zeigen. Bei größeren Defekten reichte die zusätzliche Gefäßversorgung jedoch nicht aus. Eine gute Blutversorgung ist also wichtig für die Regeneration – allein genügt sie bei größeren Verletzungen aber nicht. Die Forschung geht weiter.
Signale am richtigen Ort
Einen weiteren Ansatz untersuchte Dr.in med. Mai Quyen Nguyen im Rahmen ihrer Dissertation in Herchers Team. Sie nutzte extrazelluläre Vesikel, kurz EVs: winzige, von Zellen abgegebene Partikel, die biologische Signale zwischen Zellen transportieren.
Für die Neuroregeneration wurden die EVs so verändert, dass sie besonders gut an Laminin binden. Dieses Protein findet sich in der Umgebung regenerierender Nerven und spielt eine wichtige Rolle für Schwann-Zellen und Nervenfasern. Die Vesikel sollen dadurch bevorzugt dort wirken, wo der Nerv gerade versucht, sich zu regenerieren. Erste Ergebnisse zeigen bereits positive Effekte: Unter anderem verbesserten sich in präklinischen Studien Greifkraft und Muskelmasse in der Heilungsphase.
Der lange Weg über die Lücke
Dass das körpereigene Nerventransplantat nach mehr als 60 Jahren weiterhin Goldstandard ist, zeigt, wie schwierig es ist, seine Eigenschaften nachzubilden. Ein regenerierender Nerv braucht nicht nur eine Brücke, sondern Versorgung, Orientierung und die richtigen biologischen Signale.
Die Forschung am LBI Trauma setzt deshalb an mehreren Stellen an: Seide gibt den nachwachsenden Nervenfasern Struktur, Öffnungen verschaffen Blutgefäßen Zugang zum regenerierenden Gewebe und modifizierte EVs bringen biologische Signale gezielt dorthin, wo sie gebraucht werden. Langfristiges Ziel ist es eine Alternative zu einem körpereigenen Nerventransplantat zu finden, die die Nerven auch über größere Defekte hinweg bei der Regeneration unterstützt, ohne dafür an anderer Stelle eine neue Lücke schneiden zu müssen. (cs)
David Hercher, PhD, LBI Trauma
