Schädel-Hirn-Trauma: Warum kommt es zu verzögerter Wundheilung?
In Deutschland erleiden jährlich rund 270.000 Menschen ein unfallbedingtes Schädel-Hirn-Trauma (SHT), allein im Sport werden jedes Jahr rund 44.000 Gehirnerschütterungen diagnostiziert. Allerdings liegt laut ZNS – Hannelore Kohl Stiftung die Dunkelziffer vermutlich rund dreimal so hoch. Die Ursachen eines Schädel-Hirn-Traumas sind vielfältig. Es genügt ein Sturz auf den Kopf, ein Schlag auf den Schädel oder ein Verkehrsunfall. Gerade die schweren Formen haben allerdings eines gemeinsam: Zu den eigentlichen Verletzungen an Knochen, Haut und Hirngewebe kommen Immunreaktionen und Entzündungsprozesse hinzu. Solche posttraumatischen Effekte können den Organismus erheblich schädigen. Ein Forschungsteam der Ulmer Universitätsmedizin hat nun untersucht, welche Rolle der Transkriptionsfaktor NF-κB bei derartigen Immunreaktionen spielt.
NF-κB beeinflusst die Immunantwort
Dieser Genschalter kommt in nahezu allen Zelltypen des Menschen vor und aktiviert eine Vielzahl unterschiedlicher Gene. „NF-κB beeinflusst die Immunantwort, steuert Entzündungsreaktionen und kann den programmierten Zelltod stoppen“, erklärt PD Dr. Bernd Baumann, korrespondierender Autor der Studie. Der Gruppenleiter am Institut für Physiologische Chemie der Universität Ulm forscht seit vielen Jahren zu diesem Transkriptionsfaktor, der auch an Krebsentstehungsprozessen und Autoimmunerkrankungen beteiligt ist. Doch welche Rolle spielt dieser Genschalter nun nach einem Schädel-Hirn-Trauma? „Eine frühere Studie unserer Arbeitsgruppe hat gezeigt, dass die Aktivierung von NF-κB in Neuronen die Regeneration und Heilung fördert“, sagt Professor Thomas Wirth. Der Direktor des Instituts für Physiologische Chemie und Dekan der Medizinischen Fakultät hat die Studie gemeinsam mit Baumann koordiniert. Neuronen sind die „eigentlichen“ Nervenzellen des Gehirns; sie leiten Signale weiter und verarbeiten sie. Die neue Studie zeigt jedoch ein anderes Bild für Astrozyten. Diese sternförmigen Zellen schützen, stützen und versorgen die Neuronen. Sie gehören zu den Gliazellen des zentralen Nervensystems und bilden unter anderem die Grenzmembranen zu den Blutgefäßen – also einen wichtigen Teil der Blut-Hirn-Schranke.
Einsatz von Tierversuchen
Die sternförmigen Gliazellen spielen außerdem eine Schlüsselrolle bei der Vernarbung von verletztem Hirngewebe. „An der geschädigten Stelle umschließen Astrozyten den Wundkern. So begrenzen sie weitere neurodegenerative Prozesse und unterstützen die Heilung“, erläutert Professorin Leda Dimou. Die Leiterin der Abteilung Molekulare und Translationale Neurowissenschaften an der Klinik für Neurologie war an der Studie federführend mitbeteiligt. Das Forschungsteam fand in unmittelbarer Nähe der Verletzung eine auffällige Genexpressionssignatur. Die sei ein Hinweis auf eine besonders hohe Aktivität von NF-κB in Astrozyten. Um mehr Licht ins Dunkel zu bringen, arbeiteten die Forscherinnen und Forscher mit Mausmodellen. In diesen war NF-κB in Astrozyten entweder dauerhaft aktiviert oder stark gehemmt. Das Team wollte wissen: Verbessert oder verschlechtert sich dadurch die Heilung nach einer traumatischen Hirnverletzung?
Überschießende Neuroimmunantwort zu erkennen
Das Forschungsteam betont, dass das Ergebnis eindeutig ausgefallen war. War NF-κB dauerhaft aktiv, habe das Immunsystem schneller und stärker auf die Verletzung reagiert. Diese überschießende Neuroimmunantwort habe Entzündungsprozesse ausgelöst und sowohl Wundheilung als auch Narbenbildung gestört. „In den Wundbereich wanderten plötzlich auch bestimmte Immunzellen wie dendritische Zellen ein. Dadurch konnte sich kein stabiles Narbengewebe bilden, was schließlich zu neurologischen Defiziten führte“, berichten die Erstautorinnen der Studie, Tabea M. Hein und Ester Nespoli. Erstaunlich sei, dass sich ganz ähnliche Prozesse sich im alternden Gehirn zeigen. Wurde NF-κB in Astrozyten dagegen gehemmt, seien einzelne positive Effekte zu beobachten gewesen: So hätten sich die antioxidative Abwehr und die Funktion der Mitochondrien verbessert. „Diese Veränderungen reichten jedoch nicht aus, um den Heilungsprozess insgesamt deutlich zu verbessern“, erklärt das Forschungsteam.
Hinweise für neue Therapieansätze?
Die Forscherinnen und Forscher versprechen sich von den Erkenntnissen wichtige Hinweise für mögliche neue Therapieansätze. Besonders auffällig sei die Rolle bestimmter Glykoproteine im Knochenstoffwechsel. So werde das für Gewebebildung und Wundheilung wichtige Osteopontin (OPN) bei übermäßiger NF-κB-Aktivierung im Verletzungsbereich nur unzureichend gebildet, was die Heilung beeinträchtige. Im Gegensatz dazu werde verstärkt Lipocalin-2 (LCN2) produziert. Dieses Protein könne schädliche neuroentzündliche Prozesse fördern und etwa die Blut-Hirn-Schranke beeinträchtigen. „Hier könnten sich neue Therapieansätze ergeben, indem die Spiegel dieser beiden Faktoren gezielt reguliert werden“, sagt Bernd Baumann.
Quelle: Uni Ulm
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