Nach einer traumatischen Querschnittlähmung können durchtrennte Axone nicht regenerieren. Trotzdem kann es, insbesondere bei Patienten mit inkompletter Schädigung des Rückenmarks, zu einer spontanen funktionellen Erholung kommen. Die zugrunde liegenden Mechanismen sind bisher nicht geklärt. Basierend auf der Tatsache, dass das erwachsene (adulte) zentrale Nervensystem in der Lage ist, neue ...
Abstract (German)
Nach einer traumatischen Querschnittlähmung können durchtrennte Axone nicht regenerieren. Trotzdem kann es, insbesondere bei Patienten mit inkompletter Schädigung des Rückenmarks, zu einer spontanen funktionellen Erholung kommen. Die zugrunde liegenden Mechanismen sind bisher nicht geklärt. Basierend auf der Tatsache, dass das erwachsene (adulte) zentrale Nervensystem in der Lage ist, neue Nervenzellen (Neurone) und Gliazellen aus einem Pool an endogenen Vorläuferzellen zu generieren (Neurogenese/Gliogenese) und dass neurale Stammzellen in läsionierte Bereiche des zentralen Nervensystems rekrutiert werden, soll in der vorliegenden Studie herausgefunden werden, ob ein endogener Zellersatz (Neuro- oder Gliogenese) im Gehirn (Subventrikulärzone, Corpus Callosum, Motorkortex) oder in bestimmten Rückenmarkbereichen entfernt von der Läsion ein strukturelles Korrelat für die spontane funktionelle Erholung darstellt. Ratten zeigen auch nach traumatischer Querschnittverletzung das Phänomen der spontanen funktionellen Erholung, das heißt, nach kurzer Zeit können sie ihre zuvor gelähmten Hinterläufe wieder bewegen und funktionell einsetzen. Erwachsene weibliche Ratten erhielten eine standardisiert durchgeführte Kontusion des thorakalen Rückenmarks. Nicht läsionierte Ratten dienten als Kontrollgruppe. In den darauffolgenden 6 Wochen wurde wöchentlich die Bewegungsfähigkeit der Tiere mit einer semiquantitativen Skala erfasst. Post mortem wurden die Tiere strukturell hinsichtlich Zellproliferation und Zelldifferenzierung in der Subventrikulärzone, dem Corpus Callosum, dem Motorkortex und dem zervikalen Rückenmark mittels Immunhistochemie untersucht. Schon wenige Tage nach Kontusion mit daraus resultierender Paraplegie der Hinterläufe begannen die Ratten, sich spontan zu erholen, das heißt ihre gelähmten Hinterläufe zunehmend funktionell relevant wieder einzusetzen. Ab dem 36. postoperativen Tag war ein nahezu intaktes Bewegungsverhalten zu beobachten. Strukturell ergab sich auf der Ebene des neuronalen Ersatzes in den untersuchten Regionen des Gehirns (Subventrikulärzone, Corpus Callosum, Motorkortex) lediglich ein Hinweis auf vermehrten Nervenzellersatz in der Subventrikulärzone. Hingegen wurden signifikant mehr gliale Zellen im zervikalen Rückenmark gefunden. Hier ist es möglich, dass der Ersatz degenerierter Oligodendroglia, die auch weit entfernt von einer Rückenmarkläsion absterben, zumindest partiell zur spontanen funktionellen Erholung beigetragen hat.
Translation of the abstract (English)
After a traumatic spinal cord injury transacted axons cannot regenerate. Nevertheless, especially in patients with an incomplete spinal cord injury a significant spontaneous functional improvement can be observed. The mechanisms are not clear yet. Based on the fact, that certain areas of the central nervous system (CNS) retain the capacity to generate new neurons and glia from an endogenous pool ...
Translation of the abstract (English)
After a traumatic spinal cord injury transacted axons cannot regenerate. Nevertheless, especially in patients with an incomplete spinal cord injury a significant spontaneous functional improvement can be observed. The mechanisms are not clear yet. Based on the fact, that certain areas of the central nervous system (CNS) retain the capacity to generate new neurons and glia from an endogenous pool of progenitor cells and that recruitment of neural precursors into CNS lesion sites has been observed, the aim of the present study was to investigate whether endogenous cell replacement (neurogenesis or gliogenesis) in the brain (subventricular zone, corpus callosum, motor cortex) or spinal cord regions remote from the lesion site might represent the structural correlate for the spontaneous functional improvement. Rats also show the phenomena of spontaneous functional recovery after a traumatic spinal cord injury, they can move and functionally use their initially paralyzed hind limbs after a short time of period. Adult female rats received standardized severe contusion injuries of the thoracal spinal cord. Uninjured rats served as control. During the following 6 weeks, the locomotor behaviour of the rats was evaluated by using a semiquantitative scale. From post-operative day 4 through 14, both groups received i. p. injections of bromodeoxyuridine (BrdU). Post mortem the animals were analysed regarding cell proliferation and cell differentiation in the subventricular zone, corpus callosum, motor cortex and the cervical spinal cord by immunohistochemistry. Already few days after contusion with resulting paraplegia of the hind limbs, the rats started to recover spontaneously. They progressively used their hind limbs in a functional way. From day 36 on, an almost intact locomotor behaviour was observed. Regarding neuronal cell replacement in the analysed regions of the brain (subventricular zone, corpus Callosum, motor cortex), there was solely a trend toward increased neurogenesis in the subventricular zone. However, there was a significant increase of glial cells in the cervical spinal cord. It is possible, that the cell replacement of degenerated oligodendroglia, that also die remote from a spinal cord lesion, accounts at least partially for the observed spontaneous functional improvement.
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