Chitosan-Implantate zur Nervenregeneration

Künstliche Nervenröhrchen werden bei Schäden an peripheren Nerven eingesetzt, weisen gegenüber autologen Zellen aber noch einige Nachteile wie fehlende neurotrope Faktoren auf. In der präsentierten Studie wird mit einem Nervenröhrchen aus Chitosan, Kollagen sowie Schwann-Zellen versucht, Schäden am Ischiasnerv von Mäusen zu reparieren und somit eine simplere Alternative zur aufwändigen autologen Nerventransplantation zu schaffen.

Takeya, H., Itai, S., Kimura, H. et al. Schwann cell-encapsulated chitosan-collagen hydrogel nerve conduit promotes peripheral nerve regeneration in rodent sciatic nerve defect models. Sci Rep 13, 11932 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-39141-2

Nervenröhrchen aus Chitosan, Kollagen und Schwann-Zellen unterstützen die Regeneration von Ischiasnerven in Mäusen

Bei Durchtrennung von peripheren Nerven wird meist versucht, diese Schäden spannungsfrei zu reparieren. Bei größeren Lücken zwischen den Nervenenden ist dies nicht ohne weiteres möglich, weshalb autologe Nerventransplantationen verwendet werden. Diese sind jedoch sehr aufwändig, da körpereigene Zellen entnommen, vermehrt und wieder implantiert werden müssen. Eine Alternative stellen künstliche Nervenröhrchen dar, welche jedoch durch die Abwesenheit von Fibrin, neurotropen Faktoren und Gliazellen zur langsameren und schlechteren Nervenregeneration führen.

Schwannzellen sind eine Art von Gliazellen dar, die durch bandartige Gebilde, bekannt als Büngner-Bänder, die Leitung der Nervenfasern bei der Regeneration unterstützen. Zudem helfen sie durch Sekretion verschiedener Botenstoffe dabei, die Nachteile künstlicher Nervenröhrchen zu mindern.

Um die bei bisherigen Nervenröhrchen fehlenden Gliazellen einzubringen, wurde in der vorgestellten Studie Chitosan verwendet. Chitosan kann die Wundheilung anregen, was schon in zahlreichen Veröffentlichungen gezeigt wurde. Konkret für Neuronen ist bekannt, dass die Chitosan-Oligomere die Axonregeneration fördern. Zudem wurden Chitosan-Nervenröhrchen bereits in klinischen Studien erfolgreich getestet. Die hier verwendeten Konstrukte bestanden aus einer äußeren Chitosanhydrogelschicht sowie einer inneren Kollagenschicht mit eingeschlossenen Schwannzellen. Die Kollagenschicht diente vor allem der Stabilität. Da auch die Abbaurate der künstlichen Röhrchen wichtig für die Heilung ist, eignet sich Chitosan, weil über den Deacetylierungsgrad, die Größe der Polymere sowie die Konzentration der Abbau sehr leicht gesteuert werden kann. Verschiedene Chitosan-Spezifikationen finden Sie in unserem Online-Shop. Neben diesen Röhrchen wurden auch autologe Implantate sowie Chitosan und Schwannzellen einzeln verwendet, um Schäden am Ischiasnerv von Mäusen zu reparieren.

Ergebnisse

• die Kombination aus Chitosan und Schwannzellen fördert das Nachwachsen der Axone, die Remyelinierung und stellt die motorischen Fähigkeiten wieder her
• Chitosan und Schwannzellen einzeln förderten die Heilung deutlich weniger
• die künstlichen Röhrchen führen immer noch zu schlechterer Regeneration als autologe Zellen, sind aber einfacher herzustellen
• durch Herstellungsmethode kann die Größe der Röhrchen je nach Nerv sehr einfach angepasst werden
• idealer Zelltyp für Nervenregeneration ist noch nicht bekannt, Chitosan kann aber dabei helfen, verschiedene Zelltypen einzubringen

Schlussfolgerung: In der präsentierten Studie wurden mit Hilfe von Chitosan und Schwannzellen erfolgreich Ischiasnerven von Mäusen regeneriert. Chitosan ist aufgrund der anpassbaren Zersetzungsrate und den regenerativen Effekten gut für künstliche Nervenröhrchen geeignet und funktioniert in Kombination mit Zellen besonders gut.

Link zum Artikel: https://www.nature.com/articles/s41598-023-39141-2