18.12.18 17:00

Publikation in COMMUNICATIONS BIOLOGY

Rückenmarksverletzungen: Einsatz eines optimierten, biokompatiblen Mikrokonnektors

Von: H.W. Müller

Die erfolgreiche Regeneration der Nervenfasern und funktionelle Erholung nach Rückenmarkverletzung ist eine gewaltige Herausforderung. In der aktuellen Publikation von Estrada et al. in der Zeitschrift COMMUNICATIONS BIOLOGY wird der Einsatz eines optimierten biokompatiblen Mikrokonnektors im tierexperimentellen Langzeitversuch untersucht.

(1) Eine Seitenwand mit Wabenstruktur, (2) Interne Mikrokanäle, (3) Schlauchanschluss und Größenvergleich zweier mMS mit einer Euro 1 Cent-Münze: für das Rückenmark der Ratte (oben) und angepasst für das menschliche Rückenmark (unten)

Die traumatische Verletzung des Rückenmarks hat oft dramatische Konsequenzen für Querschnittpatienten und ihre pflegenden Angehörigen. Während im peripheren Nervensystem ein heute schon erhebliches Maß an Regeneration verletzter Nervenfasern erreicht werden kann, ist die erfolgreiche axonale Regeneration und funktionelle Erholung nach Rückenmarkverletzung eine gewaltige Herausforderung. Das Ausmaß der Funktionserholung nach einer kompletten Querschnittverletzung ist selbst bei aufwendigen experimentellen Kombinationstherapien in Tiermodellen bisher nur sehr dürftig.

In Zusammenarbeit mit Ingenieuren am Institut für Mikrosystemtechnik der Technischen Universität Hamburg-Harburg und Unfallchirurgen am BG Klinikum Hamburg hat das Labor für Molekulare Neurobiologie am UKD unter Leitung von Prof. Dr. Hans Werner Müller ein implantierbares mechanisches Mikrokonnektor-System (mMS) entwickelt. Das mMS ist so konstruiert, dass es die durchtrennten Gewebestümpfe des Rückenmarks durch Anlegen eines leichten Vakuums zusammenführt. Die Entwicklung und Optimierung des Mikrokonnektors erforderte die Auswahl geeigneter biokompatibler Materialien, mikrotechnischer Fabrikationsmethoden, besonderer Oberflächenstrukturen, Größenanpassungen an Durchmesser des Rückenmarks sowie geeigneter Implantationsverfahren.

In der aktuellen Publikation von Estrada et al. in der Zeitschrift Communications Biology wird der Einsatz eines optimierten biokompatiblen Mikrokonnektors im tierexperimentellen Langzeitversuch in der Ratte untersucht und dabei die strukturelle Geweberegeneration und lokomotorische Funktionserholung über einen Zeitraum von fünf Monaten verfolgt.

Dabei zeigt sich, dass die Adaptation der durchtrennten Rückenmarkstümpfe neben der Ausbildung einer soliden Gewebebrücke und der Einwanderung von Endothelzellen zur Neubildung von Blutgefäßen insbesondere das Auswachsen absteigender motorischer und aufsteigender sensibler Nervenfasern unterstützt. Darüber hinaus wandern Gliazellen ein, die die neugebildeten Nervenfasern mit einer Myelinscheide umhüllen. Elektrophysiologische Ableitungen motorisch evozierter Potentiale (MEP) belegen, dass regenerierte Axone elektrische Signale weiterleiten können.

Von besonderer Bedeutung ist jedoch das für komplette Rückenmarkverletzungen bisher nicht erreichte Ausmaß der lokomotorischen Erholung. Mit Hilfe des neuartigen Mikrokonnektors wurden erstmals die alternierende Bewegung der Hinterläufe, plantares (korrektes) Aufsetzen der Fußsohlen und Gewichtsunterstützung beobachtet. Die Therapiestudie zeigt, dass die Mikrosystem-Technologie einen wichtigen Beitrag zur lang anhaltenden funktionellen Erholung nach Querschnittverletzung leisten kann. Wegen seiner internen Mikrokanäle ist das mMS auch für zukünftige Therapiekombinationen bestens geeignet. So können Medikamente oder Zellsuspensionen in geeigneter Dosierung und Zusammensetzung lokal im Verletzungsbereich zugeführt werden.

undefinedOriginalpublikation: Communications Biology (DOI: 10.1038/s42003-018-0210-8, www.nature.com/commsbio)

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