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Neue Einblicke ins periphere Nervensystem

Eine an der Medizinischen Universität Innsbruck im Rahmen des neurowissenschaftlichen Doktoratskollegs SPIN (Signal Processing in Neurons) entstandene Forschungsarbeit belegt erstmals den Zusammenhang zwischen NgR2, einem Protein aus der Nogo66-Rezeptor Familie und dem Glykoprotein Versican. Die neuen, kürzlich im Journal of Neuroscience veröffentlichten Erkenntnisse, könnten therapeutische Relevanz, etwa bei sensorischen Hypersensitivitäten nach Operationen, zeigen.

Die Neurowissenschaften bilden an der Medizinischen Universität Innsbruck einen etablierten Schwerpunkt, in dem klinische und theoretische Forschungsgruppen miteinander kooperieren. Eine intensive Auseinandersetzung mit integrativen Problemstellungen des Nervensystems wird vor allem auch im Rahmen des seit 2007 etablierten Doktoratskollegs SPIN geleistet.
An der von Univ.-Prof.in Dr.in Christine Bandtlow am Innsbrucker Biozentrum geleiteten Sektion für Neurobiochemie beschäftigt sich Bastian Bäumer hauptsächlich mit dem peripheren Nervensystem, das für die Sensorik, also die Reizwahrnehmung, zuständig ist. Empfindungen wie Hitze, Kälte oder mechanische Reize laufen über ein weit verzweigtes Nervenfasernetz und werden über freie Nervenendigungen, die Nozizeptoren, in der Haut vermittelt.

Die Rolle von NgR2 im peripheren Nervensystem

Ausgangspunkt einer aktuellen, im Journal of Neuroscience veröffentlichten und sogar als featured article ausgewiesenen Forschungsarbeit von Bastian Bäumer und seinem Team aus der Sektion für Neurobiochemie war die Erkenntnis, dass NgR2-defiziente Mäuse hypersensibel auf Reize wie Kälte und mechanische Kräfte reagieren. „Um der Ursache dieses Phänotypen auf den Grund zu gehen“, erzählt Erstautor Bastian Bäumer, „wählten wir einen molekular-zellbiologischen Ansatz.“

Zunächst sollte mittels histologischer Analyse die anatomische Beschaffenheit der Nervenbahnen im NgR2-defizienten Mausmodell untersucht werden. Dabei zeigte sich, dass die Haut dieser Maus hyperinnerviert, die Epidermis also mit mehr Nervenfasern versorgt ist. Aus Sicht der unterschiedlichen Nervenklassen kamen die Innsbrucker NeurowissenschafterInnen außerdem zur Erkenntnis, dass ausschließlich die intraepidermale Dichte der nicht-peptidergen Nerven vom NgR2-Defizit beeinflusst werden. Ein zweiter entscheidender Nachweis auf der Suche nach den molekularen Mechanismen für die sensorische Hyperinnervation NgR2-defizienter Mäuse gelang in vitro. Auf der Basis eines Zellkulturmodells ähnlich der Haut wurden verschiedene Proteine getestet, die das Einwachsen von Nervenfasern in die verschiedenen Schichten der Haut regulieren. „Dabei beobachteten wir“, so Bäumer, „dass die selektive Eliminierung des NgR2-Rezeptors die Responsivität bestimmter Neurone ändert. Wir konnten zeigen, dass normalerweise die Nervenfasern von nicht-peptidergen Neuronen durch das Proteoglykan Versican, das in der dermo-epidermalen Zone der Haut vorkommt, in ihrem Wachstum gehemmt werden. Fehlt jedoch der NgR2-Rezeptor, dann wachsen sie ungehindert in die Epidermis ein und tragen dadurch vermutlich zu der Hypersensitivität für bestimmte Reize bei“. Die neu festgestellte Interaktion von NgR2 und Versican könnte beispielsweise nach Operation und Verletzungen von therapeutischem Nutzen sein, indem Hyperinnervationen bei der Narbenbildung kontrolliert werden könnten.

Diese Ergebnisse belegen nicht nur die Existenz eines neuen und unerwarteten Regulierungs-Mechanismus im Rahmen der epidermalen Innervation, sondern dokumentieren erstmals die physiologische Rolle von NgR2 im peripheren Nervensystem.

(D.Heidegger)

Links:

Nogo Receptor Homolog NgR2 Expressed in Sensory DRG Neurons Controls Epidermal Innervation by Interaction with Versican. Bäumer BE, Kurz A, Borrie SC, Sickinger S, Dours-Zimmermann MT, Zimmermann DR, Bandtlow CE. J Neurosci. 2014 Jan 29;34(5):1633-46.
http://dx.doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3094-13.2014 

Sektion für Neurobiochemie
https://www.i-med.ac.at/neurobiochemistry/

PhD-Kolleg SPIN (Signal Processing in Neurons)
http://www.neurospin.at