Eine Vielzahl von molekularen und zellulären Prozessen hat Einfluß auf die periphere Nervenregeneration. Sie bilden sich zum Teil auch im morphologischen Verhalten einzelner regenerierender Axone ab. Ramon y Cajal beschrieb vor mehr als einhundert Jahren erstmalig das generelle Verhalten regenerierender Axone als Antwort auf das jeweilig bestehende Milieu ihrer Umgebung. Mit dem hier etablierten Mausmodell, bei dem anteilig axoplasmatisches Gewebe im peripheren Nerven fluoresziert, sind wir in der Lage, das individuelle Verhalten einzelner Axone als Antwort auf Nerventranssektion und Koaptation zu untersuchen. Der frühe Regenerationsprozess läuft gestaffelt ab, eine Woche nach Nervennaht haben erst 25% der regenerierenden Axone die Reparations-stelle überquert. Danach treffen sie in zwei fundamental unterschiedlichen Art und Weisen auf den distalen Nervenstumpf: neben individuell überquerenden Axonen, die vor dem Eintauchen in eine distale Schwann’sche Zelle eine laterale Deviation ihres Verlaufes erfahren, gibt es eine große Anzahl von Axonen, die hier arborisieren. Einzeln regenerierende Axone können aus über 100 möglichen Schwann’schen Zellen ihren distalen Regenerationsweg wählen. Da die funktionellen Ergebnisse nach peripherer Nervennaht auch heute noch sehr reduziert sind, wird diese Entscheidung des Axons wohl eher auf lokale Faktoren basierend als auf eine korrekte Endorgan-Zuordnung getroffen werden. Verschiedene Versuchsansätze zur Beeinflussung der axonalen Regeneration ergaben in morphologischer Hinsicht immer eine Steigerung des Anteils der sich arborisierenden Axone. Demgegenüber blieb die Anzahl der Äste pro arborisierendem Axon konstant. Die Morphologie arborisierender Axone legt einen Mechanismus zur axonalen Wegfindung nahe, der individuellen, sich nicht ästelnden Axonen nicht zur Verfügung steht, und zwar die gleichzeitige Interaktion mit einer Vielzahl von möglichen distalen Pfaden, um den geeignetsten herauszufinden. Dieses und die im weiteren Verlauf stattfindende Rückkürzung solcher Kollateraläste (collateral pruning), könnten insgesamt zur Erhöhung der Spezifität bei der Regeneration beitragen.
A variety of molecular and cellular processes influence peripheral nerve regeneration. They can also affect the morphological behaviour of individual regenerating axons. The general behaviour of regenerating axons as a response to their specific environment was first described by Ramón y Cajal over a century ago. The mouse model used here – which relies on partially fluorescent axoplasmic tissue in the peripheral nerves – allows us to investigate how individual axons behave in response to nerve transection and coaptation. The early regeneration process occurs in stages. One week after nerve suture, just 25% of the regenerating axons have crossed the repair site. Thereafter, they reach the distal nerve stump in one of two fundamentally different ways: While some axons cross the repair site individually and make a lateral move before entering a distal Schwann cell, a great many other axons form multiple branches at this stage. A single regenerating axon can choose its distal regeneration pathway from over 100 possible Schwann cells. Since peripheral nerve repair still results in much-reduced functional outcomes today, the axon’s choice is probably driven more by local factors than by the need to reach the correct target organ. A variety of experiments seeking to influence axonal regeneration always led, morphologically speaking, to an increase in the number of branching axons. However, the number of branches per branching axon remained constant. The morphology of branching axons suggests an axon guidance mechanism which is not available to individual non-branching axons and which involves simultaneously interacting with a large number of possible distal pathways in order to find the most suitable. This mechanism and the subsequent pruning of collateral branches (collateral pruning) could, together, help to increase specificity in nerve regeneration.
