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Verletzt sich ein Mensch am Rückenmark, führt dies innert kurzer Zeit zu einem fortschreitenden Verlust von Nervengewebe. Dieser betrifft nicht nur die verletzte Stelle, sondern mit der Zeit auch weitere Teile des Rückenmarks und sogar das Gehirn. Die Magnetresonanztomografie ermöglicht detaillierte Einblicke in diese neurodegenerativen Veränderungen. Ein internationales Forscherteam um Patrick Freund vom Spinal Cord Injury Center der Universität Zürich und des Universitätsspitals Balgrist hat zum ersten Mal untersucht, wie der Abbau von Nervenzellen sowie Veränderungen der neuronalen Mikrostruktur während den ersten zwei Jahren nach der Rückenmarkverletzung verlaufen.
In ihrer Studie untersuchten die Wissenschaftler 15 Patientinnen und Patienten mit einer akuten traumatischen Rückenmarksverletzung zusammen mit 18 gesunden Studienteilnehmenden nach 2, 6, 12 und 24 Monaten. In Gehirn und Rückenmark bestimmten sie jeweils das anatomische Ausmass der Neurodegeneration, den Verlust an Myelin, wie die Isolationshülle der Nervenfasern heisst, sowie die degenerations- und entzündungsbedingte Ansammlung von Eisen im Nervengewebe. Dabei zeigte sich, dass die Erholung der Patienten nach zwei Jahren in direktem Zusammenhang steht mit dem Ausmass der neurodegenerativen Veränderungen sechs Monate nach der Verletzung. «Je geringer der gesamthafte Verlust an Nervengewebe am Anfang war, desto besser sind längerfristig die klinischen Fortschritte der Betroffenen», sagt Patrick Freund.
Überraschend war für die Forschenden, dass die neurodegenerativen Veränderungen im Gehirn und Rückenmark auch zwei Jahre nach einem Trauma fortschreiten. Im Gegensatz dazu erholen sich Patienten in den ersten sechs Monaten am stärksten, danach flacht diese Entwicklung ab. Dies deutet darauf hin, dass sich früh nach der Verletzung neurodegenerative und kompensierende Veränderungen konkurrenzieren, dass mit der Zeit aber die Neurodegeneration überwiegt. Anhand der frühen, charakteristischen Nervenzellveränderungen lässt sich präzise vorhersagen, wie sich ein Patient mit Rückenmarksverletzung langfristig erholen wird. Die hochauflösende Bildgebung ermöglicht zudem, die durch die Rückenmarksverletzung verursachte Neurodegeneration von therapiebedingten positiven Veränderungen zu unterscheiden. Neuroimaging-Experte Freund ergänzt: «Wir haben nun ein Werkzeug, um Effekte von Behandlungs- und Rehabilitationsmassnahmen im Vergleich zu den rein verletzungsbedingten Veränderungen erstmals verlässlich ermitteln zu können. Klinische Studien lassen sich damit zukünftig effizienter und kostengünstiger durchführen.»
Die in der Studie beteiligten Patienten werden nach fünf Jahren nochmals mit der gleichen Methode untersucht. Die Wissenschaftler wollen feststellen, ob die neurodegenerativen Veränderungen dann zu einem Stillstand gekommen sind oder weiter voranschreiten. Patrick Freund uns sein Team plant zudem Trainingsstudien, die aufzeigen sollen, ob intensives Training von Arm- und Beinfunktionen hilft, den Verlust an Nervengewebe zu bremsen oder aufzuhalten.
Gabriel Ziegler, Patrick Grabher, Alan Thompson, Daniel Altmann, Markus Hupp, John Ashburner, Karl Friston, Nikolaus Weiskopf, Armin Curt, and Patrick Freund. Progressive neurodegeneration following spinal cord injury: implications for clinical trials. Neurology. March 7, 2018. DOI: 10.1212/WNL.0000000000005258
