Zellbiologie: Zellulares „Flickzeug“ könnte Hirntraumata minimieren

Wissenschaftler haben ein Behandlungsverfahren entwickelt, durch das zerstörte Zellmembranen im Gehirn mechanisch repariert werden - so etwas wie Fahrradflickzeug - und das daher helfen könnte, Hirnschäden nach ernsthaften Verletzungen abzuwenden.

Hirnverletzte Ratten, denen ein Polymer mit der Bezeichnung Polyethylenglykol (PEG) kurz nach der Verletzung injiziert wurde, rückgewinnen bestimmte Verhaltensfertigkeiten besser als unbehandelte Ratten, berichten Forscher im Journal of Biological Engeneering (1).

PEG, eine allgemein erhältliche Substanz, die in der Medizin bereits beim Magenauspumpen verwendet wird, befindet sich in der klinischen Testung bei natürlich verletzten Hunden, ein Schritt auf dem Weg zu Tests an Menschen. Es ist eins von mehreren Polymeren und Zuckern, die das Potenzial zeigen, die Auswirkungen stumpfer Hirnverletzungen zu minimieren, so einer der Autoren der Studie, Richard Borgens von der Purdue University in West Lafayette, Indiana.

Die Therapie "erfordert keine ausgeklügelte Technik", sagt Borgens, "sie erfordert ausgeklügeltes Denken". Er erklärt, das Verfahren funktioniert durch das Absorbieren von Wasser, die Förderung der Heilung der Zellmembran und das Verhindern "des Austausches von Dingen, die Zerfall und Abbau der Zelle verursachen". Wenn es erst für Studien mit Menschen zugelassen ist, könnte PEG Bestandteil der Ausrüstung von Notfallteams werden und sofort nach ihrem Eintreffen bei Opfern stumpfer Gewalteinwirkung appliziert werden.

Schlag auf den Kopf

Um einheitliche Resultate zu erhalten, fügten die Autoren der Studie 47 Ratten durch das Fallenlassen eines Gewichts die gleiche Verletzung zu, von der man wusste, dass sie bestimmte Hirnregionen betrifft. Anschließend injizierten die Wissenschaftler den Ratten die PEG-Lösung 2, 4 oder 6 Stunden nach der Verletzung.

Eine Gruppe Ratten ließen sie unbehandelt, eine weitere unverletzt - diese Ratten durchliefen eine Simulation des Experiments einschließlich Placebo-Injektionen -, um Ausgangwerte für die folgenden Verhaltensanalysen zu gewinnen.

Anschließend setzten die Wissenschaftler die Ratten in einen Käfig mit verschiedenen Aktivitätsmöglichkeiten, um ihre Aktivität einen Tag, drei Tage und eine Woche nach der Verletzung zu messen. Der Käfig war mit Infrarotsensoren ausgestattet, um zu messen, wie weit sich die Ratten bewegten, wohin sie sich bewegten und wie schnell.

Es stellte sich heraus, dass die PEG-Behandlung die Ergebnisse für die Ratten verbesserte, die bis zu 4 Stunden nach der Verletzung behandelt worden waren. Diejenigen, die mit sechs Stunden Verspätung behandelt worden waren, erlangten nicht mehr Verhaltensfertigkeiten wieder als die unbehandelten Ratten.

Klinischer Einsatz

Der Verhaltenstest war innovativ, sagt David Brody von der Washington University School of Medicine in St. Louis, Missouri, da frühere Studien mit PEG und verwandten Komponenten wie Poloxamer-188 lediglich die Effekte auf das Gewebe untersuchten. "Diese Therapeutika könnten Nebenwirkungen haben, die die Verhaltensanomalien verschlimmern könnten, selbst wenn die histologischen Schäden minimiert würden", erklärt Brody, "daher sind die Beurteilungen des Verhaltens sehr wichtig."

Borgens warnt jedoch, dass es zu früh sei zu wissen, ob sich bei Menschen ähnliche Ergebnisse erzielen lassen. Obwohl sich zum Beispiel ein Nutzen für Ratten, die bis zu vier Stunden nach der Verletzung behandelt worden waren, gezeigt hat, sagt er, dass "wir nicht wissen, was das heißt, wenn es zu Studien mit Menschen kommt".

Brody würde darüber hinaus gern Studien sehen, die die Auswirkungen der Therapie über einen längeren Zeitraum verfolgen. Der "Genesungsprozess nach Hirnverletzungen ist langwierig, üblicherweise 6 bis 12 Monate", sagt er und fügt hinzu, dass "es eine lange Geschichte der Hirntraumaforschung gibt, in der die Dinge im Tiermodell sehr gut aussahen und sich bei Menschen als weniger gut erwiesen".

Borgens weist noch einmal darauf hin, dass seine Arbeit keine Heilung für Patienten mit Hirnverletzungen verspricht. "Der Gedanke, dass eine Behandlung eine enorme Veränderung der Lebensqualität für die Patienten mit sich bringt oder sie gar heilt, ist abwegig. Darüber sollten wir gar nicht sprechen. Worüber wir sprechen sollten ist, wie wir ihre Lebensqualität verbessern können."

(1) Koob, A. O. , Colby, J. M. & Borgens, R. B. J. Biol. Eng. doi:10.1186/1754-1611-2-9 (2008).

Dieser Artikel wurde erstmals am 30.6.2008 bei news@nature.com veröffentlicht. doi: 10.1038/news.2008.921. Übersetzung: Sonja Hinte. © 2007, Macmillan Publishers Ltd

Lucas Laursen