Evaluation neuroprotektiver Effekte von Hyperforin nach experimentellem Schädel-Hirn-Trauma in der Maus

Abstract

Das SHT ist trotz medizintechnischer Fortschritte und der Unfallprävention mit einer hohen Mortalität verbunden. Die Regeneration bei Überlebenden gestaltet sich häufig langwierig und ist mitunter nicht mit einer vollständigen Wiederherstellung der ursprünglichen Funktionalität verbunden. Es besteht nach wie vor ein hoher Bedarf an innovativen klinischen Therapieansätzen. Der Fokus liegt hierbei bisher nur auf der Wiederherstellung eines möglichst physiologischen Allgemeinzustandes, ohne dass aktiv zelluläre Regenerationsprozesse moduliert werden können. Diese limitierten therapeutischen Möglichkeiten sind auf ein bislang unvollständiges Wissen grundlegender molekularbiologischer Prozesse zurückzuführen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Grundlagenforschung zum SHT und untersucht die pharmakologische Innervation und Modulation des sekundären Hirnschadens durch das Hyperforin-Derivat Hyp1, hinsichtlich potentieller anti-inflammatorischer sowie neuroprotektiver Effekte nach einem Schadensereignis am tierexperimentellen Modell der Maus. Der Versuchsaufbau basiert auf dem SHT-Tierversuchsmodell Controlled- Cortical-Impact. Insgesamt wurden 40 männliche murine Versuchstiere vom genetischen Wildtyp C57BL/6N in vier Versuchsgruppen eingeteilt und randomisiert (Sham Veh, Sham Hyp, CCI Veh, CCI Hyp). Den beiden CCI-Gruppen wurde mittels Operation eine rechtshemisphärische Läsion induziert, während die Sham-Gruppen einen Scheineingriff erhielten. Den beiden Interventionsgruppen, Sham Hyp und CCI Hyp, wurde intraperitoneal zwei Tage vor Intervention und fünf Tage nach Intervention das Hyperforin-Präparat verabreicht. Die Kontrollgruppe, Sham Veh und CCI Hyp, erhielt demgegenüber ein Placebo. Die Versuchstiere wurden über einen Zeitraum von fünf Tagen einer Reihe von neurologisch- koordinativen und verhaltensbiologischen Tests unterzogen. Im Anschluss erfolgte die Euthanasie der Tiere und die Entnahme der Gehirne für weitere Analysen. Anschließend wurden eine histologische Aufarbeitung des Läsionsvolumen, sowie eine immunhistochemische Markierung zur Quantifizierung von Astrozyten und Mikroglia durchgeführt. Darüber hinaus umfasst die Studie eine molekularbiologische und proteinanalytische Untersuchung von Neuroprotektiven- und Plastizitätsmarkern sowie pro- und anti-inflammatorischen Mediatoren. Die Resultate dieser Untersuchung stützen größtenteils die patho- physiologischen Konsequenzen eines Schädel-Hirn-Traumas auf den murinen Organismus sowie die schädigende Auswirkung einer Neuroinflammation auf den sekundären Hirnschaden. Es konnte eine erwartungsgemäße, hochregulierte Astrozyten Aktivität nachgewiesen werden, die durch die Marker GFAP gekennzeichnet ist. Die durchgeführte Hyperforin-Therapie zeigte jedoch keine Wirkung auf die GFAP Expression. Gleiches gilt für die Entzündungs-, Inflammations- und Apoptose-assiozierten Marker IL-1β, IL-6, Spektrin, cFos und COX2. Die potenzielle Förderung der neuronalen Regeneration, Plastizität und des neuronalen Überlebens als Folge einer erhöhten BDNF-Expression konnte nicht nachgewiesen werden. Die Behandlung mit Hyp1 zeigt eine signifikante Auswirkung auf die Konzentration von IgG im Hirnparenchym. Inwiefern eine verstärkte Störung der BHS-Integrität, eine vermehrte neuronale oder humorale Expression oder ein anderer Mechanismus hierfür verantwortlich ist, kann anhand der vorliegenden Datenlage nicht eindeutig bewiesen werden. Inwieweit die Modulation von Signalkaskaden, die veränderte Integrität der BHS sowie die Eindämmung der Neuroinflammation durch Hyp1 tatsächlich die Entstehung und den Verlauf der Pathogenese sowie das neurologische Outcome nach SHT beeinflussen, muss jedoch zunächst offen gelassen werden. Zukünftige Forschungsarbeiten sollten durch eine weitere Optimierung des Versuchsaufbaus, zusätzliche molekularbiologische und proteinanalytische Untersuchungen, eine effektive Dosisfindung und eine Evaluierung der Applikationswege dazu beitragen, das Wissen über die Wirksamkeit von Hyp1 zu erweitern, um die Entwicklung eines Arzneimittels voranzutreiben. Die Grundlagenforschung kann dazu beitragen, weitere grundlegende Erkenntnisse zu gewinnen.