Mittels des Hormons cAMP kann die Regeneration verletzter Nervenbahnen im Tiermodell deutlich beschleunigt werden: Die Reparatur wird durch die Erhöhung der Produktion von cAMP durch blaues Licht räumlich und zeitlich exakt stimuliert. Folgt ein Therapieeinsatz bei Neuropathien?
Am Helmholtz Zentrum München ist es einem Team um Dr. Hernán López-Schier bei Zebrafischen gelungen, Regenerationsprozesse von Nerven gezielt zu aktivieren. Entscheidend für den Erfolg der Forscher war der Botenstoff cAMP. Er wird durch das Enzym Adenylatzyklase gebildet. Für das Experiment verwendeten die Wissenschaftler allerdings eine besondere Form dieses Enzyms, die durch blaues Licht aktivierbar ist. In Zellen mit diesem Enzym können sie folglich die Produktion von cAMP durch entsprechende Bestrahlung genau steuern. Zum Einsatz brachten die Forscher dieses System in Zebrafischlarven, bei denen der Lateralis-Nerv unterbrochen war. „Bestrahlten wir allerdings die Fischnerven, die eine lichtaktivierbare Adenylatzyklase in sich trugen, mit blauen Licht, beschleunigte sich deren Reparatur dramatisch“, erinnert sich Doktorand Yan Xiao, Erstautor der Studie. „Während ohne Bestrahlung nur etwa fünf Prozent der Nervenenden wieder als Synapsen zueinander fanden, waren es mit Lichtstimulation schon dreißig Prozent.“ Vereinfacht gesagt, waren die Wissenschaftler also in der Lage, die Reparatur von Nervenbahnen räumlich und zeitlich exakt zu stimulieren, indem sie die Produktion von cAMP durch Licht erhöhten.
„Die Optogenetik hat die Neurobiologie bereits revolutioniert. Sie wurde beispielsweise bereits eingesetzt, um die Leitfähigkeit von Neuronen zu stimulieren. Unsere Ergebnisse zeigen zum ersten Mal, wie man mit Hilfe von Licht neuronale Netzwerke reparieren kann“, erklärt López-Schier. Zebrafisch-Nerven, die mit dem Gehirn verschaltet sind (grün). Eines dieser Neuronen trägt ein durch Licht aktivierbares Enzym (rot). Wissenschaftler konnten so die Neuronen-Regeneration stimulieren. © HMGU Und der Studienleiter sieht in der Arbeit noch viel Potenzial: „Unsere Erkenntnisse sind ein erster Schritt. Nun wollen wir untersuchen, ob sich diese Ergebnisse nach einzelnen Nerven im Zebrafisch auf komplexere Verschaltungen von Nerven in höheren Tiere übertragen lassen.“ Die Wissenschaftler könnten sich vorstellen, dass die Methode eines Tages zur therapeutischen Anwendung bei Neuropathien kommt, wie sie bei Diabetes oder anderen Erkrankungen auftreten. Originalpublikation: Optogenetic stimulation of neuronal repair Yan Xiao et al.; Current Biology, doi: 10.1016/j.cub.2015.09.038; 2015
