Neue Studie zu den Ursachen von MS: Risse in der Zellmembran lassen zu viel Kalzium in die langen Nervenzellfortsätze strömen - mit zerstörerischer Wirkung
Der Verlauf einer Multiplen Sklerose (MS) hängt entscheidend davon ab, wie viele der langen Nervenzellfortsätze, der sogenannten Axone, zerstört werden. Je mehr Axone absterben, desto größer das Ausmaß der bleibenden Behinderung. Unklar war bislang, was genau zu dieser Zerstörung führt. Forscher aus München haben nun herausgefunden, dass winzige Risse in der Zellmembran für einen Zustrom von Kalzium sorgen, der die Nervenzellfortsätze zerstören kann. Demnach spielt überschüssiges Kalzium eine zentrale Rolle beim Fortschreiten einer MS.
Risse in der Zellmembran
Der neu entdeckte Mechanismus wurde an einem Tier-Modell erforscht und könnte erklären, warum Axone in der Nähe von entzündlichen Läsionen häufig anschwellen und anschließend zugrundegehen können. Diesen Vorgang hatte das Team um Professor Martin Kerschensteiner von der Ludwig Maximilians Universität München (LMU) und Professor Thomas Misgeld von der TU München bereits in früheren Studien beobachtet.
„Einige Axone erholen sich aber spontan und schwellen wieder ab“, sagt Kerschensteiner. „Der Prozess ist also grundsätzlich reversibel und könnte daher möglicherweise therapeutisch beeinflusst werden, wenn wir die Mechanismen besser verstehen.“
Schicksal der Axone hängt von ihrem Kalziumgehalt ab
In der aktuellen Studie sind die Wissenschaftler nun einen Schritt weiter gekommen. Demnach haben Axone mit einem erhöhten Kalziumspiegel ein hohes Risiko, anzuschwellen und geringe Chancen, sich von dem geschwollenen Zustand wieder zu erholen. „Dabei beginnen die Veränderungen schon relativ früh“, sagt Misgeld: Auch zehn Prozent der noch nicht angeschwollenen Axone zeigten bereits einen erhöhten Kalziumspiegel. Bei den geschwollenen Axonen hat etwa die Hälfte hohe Kalziumgehalte und entsprechend ein sehr hohes Risiko, abzusterben.
Das überschüssige Kalzium stammt aus dem extrazellulären Raum und dringt durch winzige Risse in der Zellmembran in das Axon ein. Das konnten die Wissenschaftler mithilfe eines an ein Makrokmolekül gekoppelten Fluoreszenzfarbstoffs nachweisen. Normalerweise ist der Farbstoff ist zu groß, um in ein intaktes Axon einzudringen. Wenn jedoch die Membran geschädigt ist, wird der Farbstoff aufgenommen und das Axon angefärbt. Ein Indiz also für die gefährlichen Risse.
Hoffnung auf Heilung
„Mithilfe der in-vivo Mikroskopie konnten wir weiterhin beobachten, dass die Axone, die den Farbstoff aufnehmen auch einen erhöhten Kalziumgehalt zeigen“, sagt Kerschensteiner. „Dass Risse in der Zellmembran auch im entzündeten Nervensystem zum Absterben vom Nervenfasern beitragen können, ist eine neue Erkenntnis, die in der Zukunft auch therapeutisch relevant sein könnte“, meint Forscher Misgeld. So sei aus Untersuchungen von Rückenmarksverletzungen bekannt, dass Nervenfasern zumindest durch mechanische Verletzungen entstandene Risse wieder heilen könnten.
„Wir hoffen, dass ein besseres Verständnis der Entstehung und Reparatur der Risse ein wichtiger Schritt hin zu neuen therapeutischen Angriffszielen sein könnte“, so die beiden MS-Forscher.
Die Studie “Calcium Influx through Plasma-Membrane Nanoruptures” ist im Fachmagazin „Neuron“ 2019 erschienen.
In Deutschland leben mehr als 200.000 Patienten mit Multipler Sklerose. Die Autoimmun-Erkrankung ist eine der häufigsten entzündlichen Erkrankungen des Zentralen Nervensystems.
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