Tetanustoxin: Der erste Wirkstoff gegen Muskelabbau

Erstmals zeigen Wissenschaftlern der Universitätsmedizin Göttingen und aus Berlin: Das hochpotente Nervengift Tetanustoxin wirkt gegen Muskelschwund. Veröffentlicht haben sie ihre Ergebnisse im “Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle”.

Schlaganfall, Multiple Sklerose oder Rückenmarksverletzungen zählen zu den häufigsten neurologischen Erkrankungen, bei denen es durch eine Störung im zentralen Nervensystem zu dauerhaften Lähmungen und Muskelschwund kommen kann. Bisher gibt es kein wirksames Medikament dagegen. Der Schwerpunkt der Therapie liegt daher auf Physio- und Ergotherapie.

Um die Behandlungslücke schließen zu können, forschen Göttinger und Berliner Wissenschaftlerinnen und Wissenschatfler um den Neurologen Prof. David Liebetanz, Klinik für Neurologie der Universitätsmedizin Göttingen (UMG), seit etwa zehn Jahren an einer medikamentösen Therapie. Im Fokus steht dabei das hochgiftige Tetanustoxin, bekannt als Auslöser von Wundstarrkrampf.

Jetzt ist den Forschenden ein wichtiger Meilenstein in Richtung klinischer Anwendung gelungen. Gemeinsam mit den Berliner Kooperationspartnern, dem Neurologen Prof. Stephan Hesse von der Klinik Medical Park Berlin Humboldtmühle und dem Tierarzt Dr. Martin Deutschland von der Neurologischen Überweisungspraxis für Haustiere, Berlin, führten Liebetanz und sein Team eine placebokontrollierte und doppelt verblindete Studie an Hunden durch, die aufgrund eines Bandscheibenvorfalls an einer Querschnittlähmung litten. Die Forscher konnten anhand ihrer Ergebnisse erstmals nachweisen, dass Tetanustoxin den Muskelschwund bei Querschnittlähmung deutlich verbessern kann. 

Erste Beobachtungen stammen aus dem zweiten Weltkrieg

Die Idee, das eigentlich hochgiftige Tetanustoxin als mögliche Therapie für Lähmungen zu nutzen, geht auf den moldawischen Neurologen Boris Sharapov zurück. Sharapov berichtete in der Zeit des zweiten Weltkriegs von drei durch Schüsse verwundeten Patienten, zwei mit Querschnittlähmung und einem mit einer Halbseitenlähmung. Alle drei entwickelten zufällig auch eine Tetanusinfektion. Hierbei produziert das Bakterium Clostridum tetani aus der infizierten Wunde heraus große Mengen Tetanustoxin. Dies führt zu mehr oder weniger den ganzen Körper betreffenden Muskelkrämpfen, dem sogenannten Wundstarrkrampf. Im weiteren Verlauf kam es bei Sharapovs Patienten sowohl zu einer Zunahme des Muskeltonus als auch zu aktiven Bewegungen in den zuvor gelähmten Gliedmaßen. Nach wenigen Tagen stellte Sharapov fest, dass der halbseitig gelähmte Patient keinerlei Lähmungen mehr zeigte. Aus seinen Beobachtungen dieser zufälligen Tetanusinfektionen schloss er, dass das Tetanustoxin die noch erhaltenen Nervenzellen positiv stimuliert haben muss. In seinem Bericht von 1946 postulierte Sharapov eine mögliche therapeutische Verwendung des Tetanustoxins.

Ermutigende Studie an Hunden

„Heute wissen wir, dass Tetanustoxin, wenn wir es in den Muskel injizieren, hemmende Nervenzellen auf Rückenmarksebene ausschaltet. Dadurch werden motorischen Nervenzellen wieder aktiviert, die die betroffene Muskulatur direkt ansteuern. Auf Grundlage dieser einzigartigen Wirkungsweise lässt sich eine Zunahme der Muskelmasse von zuvor gelähmter Muskulatur erzielen“, sagt Dr. Anna Kutschenko, eine der Erst-Autorinnen der Publikation. 

25 querschnittgelähmte Hunde wurden für die Studie über eine Annonce in einem Journal für Hundebesitzer zur Teilnahme nach Göttingen eingeladen. Neben umfangreichen klinischen Tests wurde bei den Hundepatienten eine sonographische Messung der Muskeldicke durchgeführt. „Vier Wochen nach der Injektion von Tetanustoxin in die vom Muskelschwund betroffene Muskulatur ergab die erneute Messung eine deutliche Zunahme der Muskeldicke im Vergleich zu den mit Placebo injizierten Hunden“, sagt Dr. Anja Manig, ebenfalls Erst-Autorin der Publikation und Ärztin in der Klinik für Neurologie der UMG.

Erstmals konnten die Göttinger und Berliner Forscher damit nachweisen, dass sich mit Tetanustoxin der ausgeprägte Muskelschwund bei Querschnittlähmung deutlich verbessern lässt. „Es ist das erste Mal überhaupt, dass mit einer medikamentösen Behandlung ein Muskelaufbau bei gelähmten Muskeln erzielt werden konnte“, sagt Liebetanz, Leiter des Projekts und Senior-Autor der Publikation. „Obwohl Tetanustoxin eine hohe Ähnlichkeit mit Botulinumtoxin aufweist, wirkt es genau gegenteilig. Während Botulinumtoxin zu Lähmung und Muskelatrophie führt, bewirkt Tetanustoxin eine Zunahme des Muskeltonus und der Muskelmasse“, erklärt der Neurologe.

Bisher ist Tetanustoxin noch nicht zur Behandlung beim Menschen eingesetzt worden. Vor diesem Schritt wird das Forscherteam aus Göttingen und Berlin noch einige Untersuchungen durchführen. Diese betreffen vorwiegend die Sicherheit und die Dosierung des Nervengifts beim Menschen.

Originalpublikation:
Kutschenko A et al. Intramuscular tetanus neurotoxin reverses muscle atrophy: a randomized controlled trial in dogs with spinal cord injury. J Cachexia Sarcopenia Muscle, 27. Oktober 2021