Die Regeneration des peripheren Nervensystems (PNS) nach Verletzungen wie Schnitten oder Prellungen ist ein wesentlicher Forschungsschwerpunkt in der Neurowissenschaft. Eine Studie an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) hat nun einen entscheidenden Mechanismus identifiziert, der diese Regeneration hemmt. Bei der Untersuchung wurde das Protein Histon-Deacetylase 8 (HDAC8) als Schlüsselfaktor erkannt, welches spezifisch in Schwann-Zellen produziert wird, die sensorische Nervenzellen umgeben. Diese Schwann-Zellen sind ausschlaggebend für die Regeneration, da sie in der Lage sind, sich in Reparaturzellen umzuwandeln, wodurch der Heilungsprozess nach einer Nervenschädigung gefördert wird. Laut Uni Mainz beschleunigt die Entfernung von HDAC8 diesen Regenerationsprozess erheblich.
Schwann-Zellen haben die Fähigkeit, Axone von Nervenzellen durch Myelin zu isolieren und reagieren auf Verletzungen mit einer Umwandlung in Reparaturzellen. Diese Zellen sind in der Lage, Neurotrophine freizusetzen, die das Nachwachsen der Axone unterstützen. Während erfolgreiche Regenerationen besonders bei jungen Menschen oft gelingen, kann dies bei großen Lücken zwischen Axonen oder bei älteren Personen scheitern. Ein wichtiger Faktor dabei ist das Protein c-Jun, welches für die Demyelinisierung von Schwann-Zellen und das Nachwachsen von Axonen entscheidend ist. Bei älteren Individuen ist die Expression von c-Jun jedoch verringert, was erklärt, warum die Regeneration in diesem Alter erschwert ist.
Der Einfluss von HDAC8 und c-Jun
Die Forschung hat gezeigt, dass HDAC8 die Umwandlung von Schwann-Zellen in Reparaturzellen insbesondere bei hypoxischen Bedingungen hemmt. Hypoxie nach einer Verletzung führt zu einer Phosphorylierung von c-Jun, wodurch dessen Expression gesteigert wird. Interessanterweise konnte die Deletion von HDAC8 in Schwann-Zellen die Regeneration von sensorischen Axonen und die funktionelle Erholung nach Verletzungen signifikant verbessern. Studien zeigen, dass die Expression von c-Jun und phosphoryliertem c-Jun in Schwann-Zellen nach einer Verletzung gesteigert wird, was auf eine potenzielle therapeutische Zielstruktur hinweist, um die Regeneration des PNS zu fördern.Experten bestätigen, dass HDAC8 eine negative Regulierung auf die Regeneration in sensorischen Axonen ausübt.
Zusätzlich wirken Schwann-Zellen auch über verschiedene Signalmoleküle und adhäsive Faktoren, die das Wachstum der Axone leiten. Diese Wechselwirkungen sind entscheidend für die spezifische Regeneration von motorischen und sensorischen Nerven. Die neurotrophe Profil von Schwann-Zellen variiert erheblich zwischen motorischen und sensorischen Modalitäten nach einer Denervierung. Forschungen zeigen, dass die expression von Neurotrophinen zwischen motorischen und sensorischen Schwann-Zellen unterschiedlich ist, was die Regeneration ihrer jeweiligen Axone beeinflusst. Die erfolgreichen Erfolge hängen stark von der genauen Neuausrichtung der regenerierenden Axone zu ihren Zielorganen ab.
Zukunft der Forschung und therapeutische Ansätze
Die kontinuierliche Forschung zur Rolle von HDAC8 und der Entwicklung von gezielten therapeutischen Strategien ist von großer Bedeutung. Ein neues Forschungsprojekt mit dem Titel „Interactive Biomaterials for Neural Regeneration“ (InteReg), gefördert mit sechs Millionen Euro von der Carl-Zeiss-Stiftung, zielt darauf ab, synthetische Biomaterialien zur Behandlung neurologischer Erkrankungen zu entwickeln. Claire Jacob, Sprecherin von InteReg und Expertin auf diesem Gebiet, forscht bereits seit 20 Jahren an der Regeneration des Nervensystems. Die Ergebnisse dieser Studien könnten weitreichende Implikationen für die Behandlung von Nervenschäden haben. Die Behandlungsmöglichkeiten könnten von der Nutzung von Neurotrophinen über Gentherapien bis hin zu innovativen Biomaterialien reichen, um eine effektivere Regeneration zu gewährleisten.