Dresdner Forschende entschlüsseln, wie gute Immunzellen Rückenmarksregeneration in Zebrafischlarven systematisch unterstützen; Il-4 ermöglicht Regeneration auch ohne Neutrophile
Dresdner Forschende entschlüsseln, wie „gute“ Immunzellen bei der Regeneration von Rückenmarksverletzungen helfen
Dresdner Forschende entschlüsseln, wie „gute“ Immunzellen bei der Regeneration von Rückenmarksverletzungen helfen
Zebrafische haben die biologische Kunst perfektioniert, Schäden am Rückenmark vollständig zu heilen.In einer neuen Studie, veröffentlicht im Journal of Neuroinflammation, entschlüsselt ein Forschungsteam um Prof. Thomas Becker am Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) der Technischen Universität Dresden (TUD) und der Universität Edinburgh nun diesen Mechanismus: Die Fische setzen gezielt einen bestimmten Typ von Immunzellen ein, um die Entzündung sanft herunterzuregeln und den Weg für die Nervenregeneration freizumachen. Rückenmarksverletzungen beim Menschen führen meist zu bleibenden Schäden. Der Grund: Das körpereigene Immunsystem gerät nach der Verletzung oft völlig aus dem Gleichgewicht. Diese überschießende Entzündungsreaktion lässt permanentes Narbengewebe entstehen, das das Nachwachsen von Nervenzellen und die Reparatur ihrer Verbindungen blockiert. Zebrafische hingegen haben die biologische Kunst perfektioniert, dieses zelluläre Chaos zu bändigen und Schäden am Rückenmark vollständig zu heilen. In einer neuen Studie, veröffentlicht im Journal of Neuroinflammation, entschlüsselt ein Forschungsteam um Prof. Thomas Becker am Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) der Technischen Universität Dresden (TUD) und der Universität Edinburgh nun diesen Mechanismus: Die Fische setzen gezielt einen bestimmten Typ von Immunzellen ein, um die Entzündung sanft herunterzuregeln und den Weg für die Nervenregeneration freizumachen. Das Immunsystem gleicht einem komplexen Orchester aus vielen verschiedenen Zelltypen, von denen jeder seinen ganz eigenen Teil beiträgt. Nach einer Verletzung eilen die sogenannten Neutrophile als allererste an den Ort des Geschehens. Bisher dachte man, diese Zellen räumen lediglich an der Wunde auf. Das Becker-Team entdeckte nun jedoch, dass eine ganz bestimmte Untergruppe dieser Neutrophile eine entscheidende Aufgabe hat: Wie ein Dirigent im Orchester signalisieren diese Zellen dem restlichen Immunsystem, seine Reaktion herunterzuregeln in einen harmonischen Rhythmus der Regeneration. Ihr Werkzeug dabei ist ein Signalmolekül namens Il-4. „Ersthelfer“ bringen das System in Balance Die Forschenden untersuchten die Rolle der Neutrophilen und des Signalmoleküls Il-4 bei Rückenmarksverletzungen von Zebrafischlarven. Wurde diese spezielle Zellgruppe im Experiment ausgeschaltet, geriet die Situation an der Wunde komplett aus der Balance: Andere Immunzellen produzierten entzündungsfördernde Proteine im Übermaß. Diese unkontrollierte Überreaktion blockierte die Fähigkeit der Fische, neue Nervenfasern zu bilden und ihre Bewegungsfähigkeit zurückzuerlangen. Als die Forschenden das Signalmolekül Il-4 jedoch künstlich an die Verletzungsstelle verabreichten, beruhigte sich die Entzündung sofort. Das Rückenmark regenerierte sich perfekt – selbst, wenn die Neutrophile physisch gar nicht vor Ort waren. „Zum ersten Mal konnten wir zeigen, dass Neutrophile eine massiv aktive Rolle bei der erfolgreichen Reparatur des Rückenmarks spielen“, erklärt Prof. Thomas Becker, der die Studie geleitet hat. „Sie sind kein reines Aufräumkommando. Sie agieren wie Taktgeber, die anderen Immunzellen signalisieren, wieder einen harmonischen Rhythmus einzulegen. Ohne sie gerät das Immunsystem in eine zerstörerische Eigendynamik und verhindert jede Heilung. Mithilfe des Il-4-Moleküls dämmen die Neutrophile die Entzündung ein, sodass die empfindlichen Nervenfasern direkt durch die Verletzungszone wachsen können.“ Lehren für den Menschen Warum Zebrafische das schaffen, was dem Menschen verwehrt bleibt, ist ein großes Rätsel der regenerativen Medizin. Während unsere eigene Immunantwort oft bleibende Schäden im Zentralnervensystem hinterlässt, liefert der Zebrafisch den Fahrplan für bisher ungenutzte medizinische Potenziale. Die Studie beweist nicht nur, wie wichtig die feine Regulation einer Entzündung für den Heilungsprozess ist, sondern zeigt auch exakt, wie das richtige Signal zum richtigen Zeitpunkt die Nervenregeneration reaktivieren kann. „Natürlich stellt sich die Frage, inwieweit unsere Ergebnisse auf den Menschen zutreffen. Es bleibt abzuwarten, ob Il-4 beim Menschen eine ähnliche Rolle spielt und ob es die Entzündung so ausbalancieren kann, dass eine bessere Heilung an der Verletzungsstelle möglich wird“, sagt Xiaobo Tian, treibende Kraft hinter der Durchführung der Studie. „Es ist definitiv ein sehr vielversprechender Weg für zukünftige Studien am Menschen.“ Über die Studie Die Studie wurde von Xiaobo Tian und einem internationalen Forschungsteam am Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) der TU Dresden, dem Exzellenzcluster „Physics of Life“ und dem Centre for Discovery Brain Sciences der Universität Edinburgh durchgeführt. Gefördert wurde die Arbeit durch den Chinese Scholarship Council und die Alexander-von-Humboldt-Stiftung. Tierversuche an der TUD In der wissenschaftlichen Forschung sind Tierversuche nach wie vor notwendig. Vor allem in den Lebenswissenschaften und in der Medizin werden an der TUD Tierversuche durchgeführt, um wirksame Therapien zu entwickeln oder Grundlagen zu erforschen, ohne Menschen Risiken auszusetzen. Die Forschenden, die Tierversuche durchführen, bewegen sich dabei immer in einem ethischen Spannungsfeld zwischen Tierschutz und wichtigen wissenschaftlichen Erkenntnissen, die z. B. Grundlagen für die Entwicklung neuer lebensrettender Medikamente und Therapien sein können. Allen Tierversuchen liegen strenge gesetzliche Regularien und hohe ethische Standards wie das 3R-Prinzip zugrunde. Auf der folgenden Webseite sind weitere Informationen zum Thema verfügbar: https:
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