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Experimentelle Studien hatten in der Vergangenheit Hoffnungen genährt, die Hirnrinde sei in der Lage, nach einem Schlaganfall neue Nervenzellen zu bilden und damit Folgeschäden zu mindern. Eine Hoffnung, die Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) nun leider entkräften mussten: Mit Hilfe der Radiokarbonmethode konnten sie in Zusammenarbeit mit einem schwedischen Forscherteam das Alter der Nervenzellen exakt bestimmen – und feststellen, dass sie überwiegend genau so alt waren wie der Patient selbst, also nicht in jüngerer Zeit gebildet worden waren. Ihre Erkenntnisse haben die Wissenschaft jetzt in der Fachzeitschrift „Nature Neuroscience“ veröffentlicht.
Die Hirnrinde – auch Kortex genannt – ist der Teil des menschlichen Gehirns, der die höhere kognitiven Funktionen beherbergt. Schlaganfälle, die speziell die Hirnrinde betreffen, ziehen häufig Folgeschäden wie Lähmungen und Sprachstörungen nach sich. „Der Schlaganfall stellt eine der häufigsten Todesursachen in der westlichen Welt dar, und nicht wenige der überlebenden Patienten sind im Alltag behindert oder pflegebedürftig“, erklärt der Erlanger Hirnforscher Dr. Hagen Huttner, Mitarbeiter der Neurologischen Klinik am Universitätsklinikum der FAU. Daher war es seit jeher eine der klinisch relevanten Kernfragen für den Rehabilitationserfolg von Schlaganfallpatienten, ob bei Erkrankungen der Hirnrinde neue Nervenzellen gebildet werden können oder nicht.
Unter Federführung von Huttner und Klinikdirektor Prof. Dr. Stefan Schwab konnte ein deutsch-schwedisches Forscherteam an der FAU und am Stockholmer Karolinska Institut das nun klären. Es machte sich für ihre Untersuchungen einen Nebeneffekt der mehr als 500 oberirdischen Atombombentests zu Zeiten des Kalten Krieges zunutze, bei denen ein radioaktives Kohlenstoff-Isotop vermehrt in der Atmosphäre freigesetzt und in die Erbsubstanz von Nervenzellen eingebaut wurde.
„Die Radiokarbonmethode wird beispielsweise in der Archäologie zur Altersdatierung von Fundstücken regelmäßig eingesetzt“, erläutert Hagen Huttner. „Allerdings war Jahrtausende lang das Verhältnis von normalem und radioaktivem Kohlenstoff relativ konstant, so dass die Genauigkeit der Altersdatierung zu wünschen übrig ließ. Durch die Atombombentests ist dieses Kohlenstoffverhältnis drastisch verändert worden und gleicht sich – nach den Atomwaffensperrverträgen – über Jahrzehnte hinweg nun langsam wieder dem alten Niveau an. Dadurch ist die zeitliche Auflösung der Radiokarbonmethode sehr genau geworden, und wir konnten sie für unsere präzisen wissenschaftlichen Untersuchungen zur etwaigen Neubildung von Nervenzellen nach Schlaganfall anwenden.“
Die radiokarbonbasierte Altersdatierung von Nervenzellen macht sich die Tatsache zunutze, dass der radioaktive Kohlenstoff über Pflanzen und Tiere in die Nahrungskette und den Menschen gelangte und bei jeder Neubildung von Zellen in deren Erbgut, die DNA, eingebaut wurde, und zwar in genau jenem Verhältnis zum normalen Kohlenstoff, wie es dem atmosphärischen Wert im Jahr der Geburt der Zelle entsprach. Isoliert man die DNA aus Nervenzellen, die sich nach ihrer Entstehung nicht weiter teilen, und untersucht das Verhältnis von normalem und radioaktivem Kohlenstoff, so kann man sehr genau das Geburtsjahr ermitteln.
„Wir konnten zeigen, dass das Alter der überlebenden Zellen nach Schlaganfall ziemlich exakt dem Alter der Schlaganfallpatienten entsprach und dass sich keine neuen Nervenzellen in nennenswertem Ausmaß in der Hirnrinde gebildet hatten“, sagt Huttner. Unterstützt wurden diese Daten durch immunhistochemische Analysen. „Die Erkenntnis ist zwar auf den ersten Blick ziemlich ernüchternd, entspricht jedoch leider unseren klinischen Erfahrungen. Interessanterweise zeigten den Schlaganfall überlebende Nervenzellen aber die Fähigkeit, ihr durch die Minderdurchblutung geschädigtes Erbmaterial zu reparieren, so dass sich ein insgesamt intaktes Genom darstellte.“
Nun wollen die Wissenschaftler weiterforschen, denn sehr viele Schlaganfälle betreffen nicht die Hirnrinde, sondern die so genannten Stammganglien. Diese liegen sehr viel näher an anderen Regionen im menschlichen Gehirn, in denen Huttner und seine Kolleginnen und Kollegen sehr wohl eine Neurogenese vermuten. Erst kürzlich hatten die Forscher in der Fachzeitschrift „Cell“ die Entdeckung veröffentlicht, dass das menschliche Gehirn in einem kleinen Hirn-Areal, dem so genannten Hippocampus, lebenslänglich neue Nervenzellen produzieren kann. „Eine Analyse von Stammganglien-Infarkten könnte positivere Ergebnisse erbringen und die Tür für therapeutische Optionen öffnen“, hofft Huttner.
Informationen für die Medien:
PD Dr. Hagen Huttner
Tel.: 09131/85-33001
hagen.huttner@uk-erlangen.de
Merkmale dieser Pressemitteilung:
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überregional
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Deutsch
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