Multiple Sklerose gehört zu den häufigsten entzündlichen Erkrankungen des Zentralen Nervensystems. In Deutschland leben mehr als 200.000 Patienten mit der Krankheit. Wie das Team von Professor Martin Kerschensteiner, Direktor des Instituts für Klinische Neuroimmunologie der LMU, und TUM-Professor Thomas Misgeld vom Institut für Neuronale Zellbiologie nun herausgefunden haben, hängt das Ausmaß einer bleibenden Behinderung vom Zerstörungsgrad der langen Nervenzellfortsätze – auch Axone genannt – ab.

Risse in der Zellmembran

Im Tiermodell der Multiplen Sklerose konnten die Wissenschaftler einen Mechanismus ausmachen, der zum Absterben der Axone führen kann. Demnach sind winzige Risse in der Zellmembran dafür verantwortlich, dass mehr Kalzium eindringen kann. Den Studien zufolge steigert offensichtlich ein hoher Kalziumgehalt das Risiko, dass Nervenzellfortsätzen absterben.

Geschwollene Axone

In früheren Studien stellten die Wissenschaftler fest, dass Axone in der Nähe von entzündlichen Läsionen häufig anschwellen. Unter einer Läsion wird eine Verletzung oder Störung der Funktion eines Organs oder Körperglieds verstanden. Dadurch können Axone absterben. Aber: „Einige Axone erholen sich aber spontan und schwellen wieder ab“, sagt Kerschensteiner. „Der Prozess ist also grundsätzlich reversibel und könnte daher möglicherweise therapeutisch beeinflusst werden, wenn wir die Mechanismen besser verstehen.“

Hoher Kalziumgehalt

Im Tiermodell zeigten die Wissenschaftler mit Hilfe eines in-vivo Mikroskopie-Ansatzes, dass die Entwicklung der Axone von ihrem Kalziumgehalt abhängt. Axone, die einen erhöhten Kalziumspiegel haben, weisen ein höheres Risiko auf, anzuschwellen. Die Chancen, dass sie wieder abschwellen, sind den Forschern zufolge gering. Auch Axone, die noch nicht angeschwollen sind, weisen bereits einen erhöhten Kalziumgehalt auf. Bei geschwollenen Nervenzellfortsätzen zeigt etwa die Hälfte hohe Kalziumwerte. Das Risiko, dass sie absterben ist demnach sehr hoch.

Defekte in der Zellmembran

Das Kalzium stammt aus dem extrazellulären Raum. Er befindet sich außerhalb der Zellen und ist mit Gewebsflüssigkeit und extrazellulärer Matrix gefüllt. Durch winzige Risse in der Zellmembran dringt das Kalzium in das Axon ein. Die Wissenschaftler haben dies mit einem an ein Makromolekül gekoppelten Fluoreszenz-Farbstoff nachgewiesen. Normalerweise ist der Farbstoff zu groß, um in ein intaktes Axon einzudringen. Ist die Membran geschädigt, färbt sich der Nervenzellfortsatz. „Mithilfe der in-vivo Mikroskopie konnten wir weiterhin beobachten, dass die Axone, die den Farbstoff aufnehmen, auch einen erhöhten Kalziumgehalt zeigen“, sagt Kerschensteiner. „Dass Risse in der Zellmembran auch im entzündeten Nervensystem zum Absterben vom Nervenfasern beitragen können, ist eine neue Erkenntnis, die in der Zukunft auch therapeutisch relevant sein könnte“, fügt Misgeld hinzu.

Risse können heilen

Aufgrund ihrer Studienergebnisse haben die Forscher nun die Hoffnung, dass neue therapeutische Ansätze für die Behandlung von Multiple Skerose möglich wären. Voraussetzung: Es muss herausgefunden werden, wie entstandene Risse geheilt werden können. Aus Untersuchungen von Rückenmarksverletzungen ist bekannt, dass Nervenfasern wieder heilen können – zumindest, wenn sie durch mechanische Verletzungen entstanden sind. Diese Erkenntnisse und die neuen Forschungsergebnisse könnten eine wichtige Basis in Richtung neuer Therapieformen darstellen.