Forschung

Verletzungen des Rückenmarks im Säuger, so auch beim Menschen, führen zu irreversiblen Lähmungen, da beschädigte Nervenfasern (Axone) nicht nachwachsen. Dieses Regenerationsdefizit lässt sich zu einem Großteil auf das von Fibroblasten produzierte Narbengewebe in der Läsionsstelle zurückführen, das eine feindliche Umgebung für das Axonwachstum darstellt. Der Aufbau der Narbe ist von komplexer Natur und lässt sich in mehrere Bereiche mit unterschiedlicher zellulärer und molekularer Zusammensetzung gliedern. Im Zentrum der Läsion entsteht die sogenannte fibrotische Narbe. Sie besteht aus starken Ablagerungen von Extrazellulärmatrix (EZM), die hauptsächlich von eindringenden Fibroblasten perivaskulären Ursprungs synthetisiert wird. Obwohl unser Verständnis über Regulation und Zusammensetzung begrenzt ist und unterschiedliche Sichtweisen darüber existieren, wie die EZM das Axonwachstum inhibiert, gelten die übermäßigen EZM-Ablagerungen als eines der größten Hemmnisse der Axonregeneration nach Rückenmarkstrauma.

Im Gegensatz zum Säuger begünstigt die Läsionsumgebung beim Zebrabärbling die das Axonregeneration. Ein Erkenntnisgewinn darüber, wie nach Rückenmarksverletzung ein Milieu entsteht, das die Regeneration ermöglicht, kann daher eine Grundlage zur Entwicklung therapeutischer Interventionen im Menschen schaffen. Unsere vorangegangenen Studien (Wehner et al. 2017. Nature Commun) haben gezeigt, dass, im Gegensatz zum Säuger, die von Fibroblasten synthetisierte EZM beim Zebrabärbling einen wichtigen Beitrag zur Axonregeneration leistet. So konnte gezeigt werden, dass eine Rückenmarkverletzung zur Aktivierung des Wnt-Signalweges in Fibroblasten führt, welche sich in der Läsionsstelle ansammeln. Der Wnt-Signalweg reguliert die Synthese und Ablagerung von Kollagen Typ XII Protein durch Fibroblasten. Funktionelle Experimente zeigten, dass Kollagen XII für die Axonregeneration notwendig und ausreichend ist. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass in einem regenerierenden Wirbeltier die durch Fibroblasten sezernierte EZM entscheidend für die Ausbildung eines Axonwachstum fördernden Milieus ist. Zudem konnte Kollagen XII als axonwachstumsfördernder Faktor identifiziert werden. Derzeitige Projekte im Labor konzentrieren sich auf:

die funktionelle Charakterisierung des Verhaltens von Fibroblasten nach Rückenmarkstrauma im Zebrabärbling, um damit mögliche Unterschiede zu den für die Narbenbildung im Säuger verantwortlichen Fibroblasten aufzuzeigen;

die Identifizierung weiterer axonwachstumsfördernder EZM-Faktoren, sowie die mechanistische Klärung, wie die EZM das Axonwachstum begünstigt;

die Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften der regenerationsfördernden Läsionsumgebung im Zebrabärbling, sowie die Untersuchung, wie Fibroblasten und EZM deren Eigenschaften bestimmen.

Kontakt

 

daniel.wehner@mpl.mpg.de

Abteilung Guck

Junior-Forschungsgruppe Wehner

MPI für die Physik des Lichts

Staudtstr. 2

D-91058 Erlangen

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