Therapieansätze

Um Querschnittslähmungen zu behandeln, gibt es vier verschiedene Verfahrensweisen bzw. Therapieansätze:

1. die chirurgisch-operative Vorgehensweise
2. die Stammzellbehandlung
3. die prothetische Versorgung und
4. die Neuromodulation bzw. Neurorestauration.

Alle Verfahren können allein oder abhängig vom jeweiligen Einzelfall auch in Kombination angewendet werden.

In Deutschland wird die Inzidenz für eine traumatische Querschnittsverletzung mit 12.3/1 Mio. Einwohner pro Jahr angegeben, jedes Jahr steigt die Fallzahl um etwa 1.200 Verletzte an (1). Der letzte Kurzbericht des Statistischen Bundesamtes gibt 17.119 Querschnittgelähmte Ende des Jahres 2015 an, davon sind 6.106 durch Unfälle oder eine anerkannte Kriegs-, Wehrdienst- oder Zivildienstbeschädigung verursacht (2). Gegenwärtig gibt es in Deutschland 27 Querschnittszentren und Rehabilitationskliniken (3). Die Graduierung des Schädigungsmusters erfolgt nach der ASIA-Schadenskala, die 5 Gruppen unterscheidet (Gruppe A komplette Lähmung, Gruppe B-D inkomplett, Gruppe E normale Funktion). Trotz aller Interventionen verbleiben 70-80% der Patienten mit einer initial kompletten Querschnittsverletzung in Gruppe A (1).

1. Von neurochirurgischer bzw. unfallchirurgischer Seite wird nach einer traumatischen Querschnittsverletzung mit röntgenologischem/computertomographischem Bildnachweis einer Kompressionswirkung auf das Myelon eine Dekompression des Rückenmarks (Hämatomevakuation, Entfernen von Knochen- und Zelldebris) mit Duranaht und anschließender osteosynthetischer Versorgung vorgenommen. Angaben zur operativen Strategie bei substantieller Rückenmarksschädigung liegen nicht vor (1, 4, 5).
Insbesondere bei cervikalen Verletzungen wird bei einer Operation ≤ 24 Std. auf ein besseres neurologisches Ergebnis hingewiesen, in anderen Höhen ist dies inkonsistent (6). Eine andere Metaanalyse bestätigt das bessere neurologische Outcome bei einer Dekompression innerhalb von 24 Std. (7). Aktuell wird in der klinischen Praxis (NASCIS-II- und NASCIS-III-Studien: National Acute Spinal Cord Injury Study) nur innerhalb von 8 Std. nach traumatischer Querschnittsläsion hochdosiert Methylprednisolon innerhalb der ersten 24 Std. gegeben (8, 9). In Tierversuchen wurden jedoch wiederholt widersprüchliche Effekte berichtet (10).
Bezüglich der glialen Narbenbildung am Läsionsort war bisher angenommen worden, dass sie ein Wiederauswachsen der spinalen Axone verhindert (11). In einem transgenen Maus-Modell konnte dagegen gezeigt werden, dass ein Verhindern der Narbenbildung eben nicht das spontane Auswachsen durchtrennter Axone erlaubt. Damit scheint die Narbenbildung am Läsionsort keine Barriere für regenerierende Axone darzustellen, entgegen dem vorherrschenden Dogma begünstigt die astrozytäre Narbe sogar das Auswachsen spinaler Axone (12).

2.  Die Stammzellbehandlung bei Rückenmarksverletzungen ist derzeit am Menschen auf wenige klinische Studien beschränkt, ein Transfer in die klinische Praxis ist gegenwärtig nicht voraussagbar (13, 14, 15).

3. Prothetik und Neurorestauration sind sich ergänzende Konzepte, wenn eine einfache Bewegungs- und Funktionsfähigkeit von Extremitäten wiederhergestellt werden soll. Hier lassen sich drei Untergruppen differenzieren: (a) Im Falle einer proximalen Amputationsverletzung der oberen Extremität kann eine Arm- und Handprothese angepasst werden, deren Bewegungsgrade über die am Amputationsstumpf abgeleiteten Nervenimpulse gesteuert wird (16, 17). (b) Bei einer spinalen Läsion und erhaltener, aber gelähmter Extremität werden über ein intrakranielles Brain-Computer-Interface (iBCI) die elektrischen Signale einer imaginierten Bewegungsabfolge über dem Motorkortex abgeleitet, in Steuerbefehle decodiert und über einen externen Stimulator an perkutane muskelstimulierende Elektroden abgegeben (18, 19). Die Steuerung externer Geräte (Roboterarm, Computercursor, Rollstuhl) ohne eine periphere funktionelle elektrische Stimulation (FES) war bereits zuvor erarbeitet worden (20, 21). (c) Bei dieser Kombinationsverletzung besteht sowohl eine Querschnitts- als auch eine Amputationsverletzung. Bei cervikalem Querschnitt und ipsilateraler Armamputation ist allenfalls ein Brain-Computer-Interface zur Ansteuerung einer Armprothese möglich.
In Sachsen hat sich 2016 eine Arbeitsgruppe aus der Klinik und Poliklinik für Neurochirurgie Leipzig, dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU Dresden und der Westsächsischen Hochschule Zwickau, Biomedizinische Technik mit dem Ziel der Entwicklung eines Systems zur Ansteuerung gelähmter Extremitäten bei Querschnittsgelähmten gebildet. Eine Auftaktveranstaltung unter dem Thema »Neuromodulation – Der Weg in die Zukunft« fand am 04. Mai 2018 in Leipzig statt (www.zerepro.de).

4. (a) Die epidurale Stimulation unterhalb einer Querschnittsläsion und in Höhe der kaudalen Anteile des Lumbalmarks erwies sich als effizient, um ein aktives Aufstehen aus dem Sitzen und eine aufrechte Position für Minuten zu ermöglichen. Im Bereich der Stimulation wird ein »Central Pattern Generator« (CPG) angenommen, über den spinale Regelkreisläufe aktiviert werden, die eine kurzzeitige Bewegungsfähigkeit der Extremitäten wieder erlauben (22).
(b) Nogo-A, ein entscheidender inhibierender Faktor für regenerierende Neuriten im Rückenmark wurde bereits 1988 aus CNS Myelin extrahiert (23). Erst in diesem Jahr wird der Antikörper anti Nogo-A in einer europäischen Phase 2 Multicenter Studie bei akutem zervikalem Rückenmarkstrauma am Menschen getestet (24).
(c) Ein entscheidender morphologischer Unterschied besteht zwischen dem Regenerationsverhalten eines peripheren und eines zentralen Axons. Während das periphere Axon einen Wachstumskegel (growth cone) ausbildet und weiterwächst, zeigt das zentrale Axon eine Verkürzungsknolle (retraction bulb) und keine Tendenz auszuwachsen (25). Fluoreszenzmikroskopisch konnten hierfür ungeordnete Mikrotubuli beobachtet werden, die sich nach Gabe von Paclitaxel (Taxol, einem Medikament in der Tumortherapie) stabilisierten, wodurch ein weiteres Auswachsen des Axons ermöglicht wurde (26, 27).

Eine komplette Durchtrennung des Rückenmarks ist beim Menschen auch bei einem vollständigen Querschnittssyndrom selten (28). Histologisch und fluoreszenzmikroskopisch werden die Transsektions- und Exzisionsstellen nativ und nach Applikation von Paclitaxel oder anderen Substanzen (Rilozole, Cethrin, Minocyclin; zurzeit klinische Phase II/III oder Phase III-Studien) untersucht (29).

Literatur:
1. Niedeggen A (2017) Neurologische Begleitverletzungen. In: Wirbelsäule interdisziplinär: Operative und konservative Therapie (Börm W et al., Hrsg.). Schattauer GmbH, Stuttgart.
2. Statistik der schwerbehinderten Menschen – Kurzbericht 2015 (2017). Statistisches Bundesamt (Destatis). https://www.destatis.de/DE/Publikationen/Thematisch/Gesundheit/BehinderteMenschen/
 SchwerbehinderteKB.html
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3. https://www.der-querschnitt.de/archive/1820.
4. Greenberg MS (2016) Handbook of Neurosurgery. Georg Thieme Verlag, Stuttgart.
5. Lumenta CB, Di Rocco C et al. (2010, Hrsg) Neurosurgery. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg.
6. Wilson JR et al. (2017) Timing of decompression in patients with acute spinal cord injury: a systematic review. Global Spine J 7: 95S-115S.
7. Liu JM et al. (2016) Is urgent decompression superior to delayed surgery for traumatic spinal cord injury? A meta-analysis. World Neurosurg 87: 124-31.
8. Fehlings MG et al. (2017) A clinical practice guideline for the management of acute spinal cord injury: Introduction, rationale, and scope. Global Spine J 7: 84S-94S.
9. Fehlings MG et Cho N (2017) Methylprednisolone as a valid option for acute spinal cord injury: A reassessment of the literature. In: AOSpine Masters Series, Spinal Cord Injury and Regeneration (Vialle LR, Hrsg.). Georg Thieme Verlag, Stuttgart.
10. Klusman I und Schwab ME (2005) Läsionsmechanismen bei Rückenmarkstrauma. In: Neurotraumatologie (Wallesch CW et al., Hrsg.). Georg Thieme Verlag, Stuttgart.
11. Bradbury EJ und Burnside ER (2017) Strategies to Overcome the Inhibitory Environment of the Spinal Cord. In: AOSpine Masters Series, Spinal Cord Injury and Regeneration (Vialle LR, Hrsg.). Georg Thieme Verlag, Stuttgart.
12. Anderson MA et al. (2016) Astrocyte scar formation aids CNS axon regeneration. Nature 532: 195-200.
13. Simeonkova IK et al. (2017) Neural stem cell transplantation for spinal cord repair. In: AOSpine Masters Series, Spinal Cord Injury and Regeneration (Vialle LR, Hrsg.). Georg Thieme Verlag, Stuttgart.
14. Shi Z et al. (2017) Stem cell-based therapies to treat spinal cord injury: a review.
J Neurorestoratol 5: 125-131.
15. Zhu Y. et al. (2018) Neural stem cell therapy aiming at better functional recovery after spinal cord injury. Dev Dyn 247: 75-84.
16. Armiger RS et al. (2011) A real-time virtual integration environment for neuroprosthetics and rehabilitation. Johns Hopkins APL Tech Dig 30: 198-206.
17. Ciancio AL et al. (2016) Control of prosthetic hands via the peripheral nervous system. Front Neurosci 10: 1-17
18. Ajiboye AB et al. (2017) Restoration of reaching and grasping movements through brain-controlled muscle stimulation in a person with tetraplegia: a proof-of-concept demonstration. Lancet 389: 1821-30.
19. https://www.braingate.org/clinical-trials/
20. Hochberg LR et al. (2006) Neuronal ensemble control of prosthetic devices by a human with tetraplegia. Nature 442: 164-171.
21. Hochberg LR et al. (2012) Reach and grasp by people with tetraplegia using a neutrally controlled robotic arm. Nature 485: 372-375.
22. Angeli CA (2014) Altering spinal cord excitability enables voluntary movements after chronic complete paralysis in humans. Brain 137: 1394-1409.
23. Schwab ME und Caroni P (2008) Reflections. Neuron 60: 404-405.
24. Schwab ME (2018) Neurobiological Mechanisms of Functional Recovery After Spinal Cord Injury or Stroke; the Long Way from the Lab Bench to the Clinic with a Neurite Growth Enhancing Therapy. GCB Symposium 2018, Vortrag am 01.02.2018.
http://www.gcb.unibe.ch/unibe/portal/center_gradschools/gs_cb/content/e126792/e289326/e396500/files629069/KeynoteLecture_eng.pdf
25. He Z und Jin Y (2016) Intrinsic Control of Axon Regeneration. Neuron 90:437-451.
26. Ertürk A et al. (2007) Disorganized microtubules underlie the formation of retraction bulbs and the failure of axonal regeneration. J Neurosci 27: 9169-9180.
27. Hellal F et al. (2011) Microtubule stabilization reduces scarring and causes axon regeneration after spinal cord injury. Science 331: 928-931.
28. Nakashima H et al. (2017) In: AOSpine Masters Series, Spinal Cord Injury and Regeneration (Vialle LR, Hrsg.). Georg Thieme Verlag, Stuttgart.
29. Ahuja CS und Fehlings MG (2017) Neuroprotection of the injured spinal cord: What does the future hold?  In: AOSpine Masters Series, Spinal Cord Injury and Regeneration (Vialle LR, Hrsg.). Georg Thieme Verlag, Stuttgart.