Überleben und Differenzierung TAT-Bcl-xL-transduzierter transplantierter neuraler Vorläuferzellen nach zerebraler Ischämie der Maus

Abstract

Die endogene Neurogenese persistiert auch im adulten Gehirn. Nach Induktion einer zerebralen Ischämie kommt es im Nagerhirn zur Stimulierung dieser endogenen Neurogenese und neurale Vorläuferzellen (NPC) migrieren aus der Subventrikulärzone der Seitenventrikel in das ischämische Areal, tragen jedoch nicht entscheidend zur post-ischämischen Neuroprotektion oder -regeneration bei. Daher könnte die lokale Applikation exogener, adulter NPC in das ischämische Läsionsareal eine geeignete Therapiestrategie sein. Da jedoch die Mehrzahl dieser Zellen innerhalb weniger Wochen nach Transplantation in den (apoptotischen) Zelltod mündet, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit kultivierte NPC in vitro mit dem membranpermeablen und anti-apoptotischen Fusionsprotein TAT-Bcl-xL transduziert. Ziel dieser Dissertationsarbeit war die Untersuchung von Überleben, Migration und Differenzierung transplantierter, transduzierter GFP+-NPC im Vergleich zu unbehandelten/nativen NPC nach Induktion einer transienten fokalen zerebralen Ischämie der Maus (Fadenokklusionsmodell) in einem Zeitraum von bis zu 28 Tagen nach Transplantation (Tag 7 nach Ischämie). In einem zweiten Schritt wurden neuroprotektive Effekte (einschließlich Untersuchungen zum funktionellen Outcome ) sowie Effekte auf die endogene Neurogenese nach stereotaktischer Transplantation von transduzierten/nativen NPC im Vergleich zu PBS-Kontrollgruppen analysiert. Es zeigte sich zunächst unter in vitro Bedingungen, dass die Transduktion von NPC mit TAT-Bcl-xL nach Hypoxie-Hypoglykämie zu einer signifikant reduzierten Zellschädigung führte. Ebenso konnte nachgewiesen werden, dass transduzierte GFP+-NPC eine signifikant höhere Überlebensrate nach Transplantation haben als unbehandelte NPC; zu allen untersuchten Zeitpunkten (Tag 7, 14 und 28 nach Transplantation) war die Anzahl GFP+-NPC in der Behandlungsgruppe signifikant höher. Während die Transduktion von NPC mit TAT-Bcl-xL keinen Einfluss auf deren relative Proliferationsaktivität hatte (Anzahl an BrdU+ Zellen), exprimierten transduzierte NPC signifikant vermehrt den immaturen neuronalen Marker Doublecortin (Dcx). Dieser Effekt ließ sich jedoch eher als Folge der TAT-Bcl-xL vermittelten Neuroprotektion auf NPC denn einer stimulierten neuronalen Differenzierung von NPC erklären. Eine Expression des neuronalen Markers NeuN konnte jedoch zu keinem analysierten Zeitpunkt nachgewiesen werden. Die Transplantation von NPC (sowohl nativ als auch transduziert) war darüber hinaus mit einer Reduktion der postischämischen Zellschädigung im Vergleich zu PBS-Kontrollgruppen behaftet, wie anhand der verminderten Anzahl TUNEL+ Zellen am Tag 7 bzw. erhöhten neuronalen Dichte am Tag 28 nach Transplantation zu sehen war. Einhergehend mit dieser NPC-vermittelten Neuroprotektion zeigten sich im so genannten Corner Turn bzw. Water Maze Test eine Reduktion des post-ischämischen funktionellen Defizits in der NPC-TAT-Bcl-xL und der NPC-nativ Gruppe, bei letzterer jedoch weniger ausgeprägt. Hingegen hatte die Behandlung mit NPC (transduziert/nativ) keinen nennenswerten Einfluss auf Überleben oder neuronale Differenzierung von post-ischämisch endogen entstandenen NPC. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Behandlung mit TAT-Bcl-xL zu einer signifikant erhöhten Resistenz von NPC nach Hypoxie bzw. Ischämie führt ohne jedoch Proliferation oder Differenzierung dieser Zellen nennenswert zu beeinflussen. Einhergehend damit konnte in der TAT-Bcl-xL Gruppe zu allen untersuchten Zeitpunkten eine signifikant erhöhte Gesamtzahl an Dcx+ Zellen im Vergleich zur nativen NPC bzw. PBS Gruppe beobachtet werden. Hingegen führte die Therapie mit NPC nach zerebraler Ischämie in beiden NPC Gruppen zu einer signifikanten Reduktion der post-ischämischen Zellschädigung und einem verbesserten funktionellen Outcome der Versuchstiere.