Analyse neuroprotektiver und neuroregenerativer Mechanismen nach Applikation ektoper miRNA-124 am Schlaganfallmodell der Maus
Analysis of neuroprotective and neuroregenerative mechanisms after application of ectopic miRNA-124 in focal cerebral ischemia in mice
von Ruth Maria Doehring
Datum der mündl. Prüfung:2018-01-15
Erschienen:2018-01-15
Betreuer:Prof. Dr. Mathias Bähr
Gutachter:Prof. Dr. André Fischer
Gutachter:Prof. Dr. Rainer Mausberg
Zum Verlinken/Zitieren:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-6669
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Zusammenfassung
Englisch
Stroke is a disease with major implications for the patients. Due to a small time window and many contraindications only few patients get treatment with thrombolysis. In search of new therapeutic strategies the focus lies on neuroprotection as well as neurogenesis. Neurogenesis is stimulated through cerebral ischemia. Repressor element-1 silencing transcription factor (REST) as well as the microRNA miR-124 play both an elementary although opposing role during neurogenesis. With ongoing differentiation and development of the neuronal phenotype the expression level of REST decreases while the occurrence of miR-124 increases. However, following cerebral ischemia, injured neuronal cells show increased levels of REST. REST, a transcriptional repressor of miR-124, is suspected to augment ischemic cell injury. Here we analyzed the influence, viral vector-mediated ectopic application of miR-124 imposes on post-ischemic brain injury. Therefore cultured cortical neurons were submitted to hypoxia via oxygen glucose deprivation (OGD) in vitro and C57BL6-mice underwent cerebral ischemia by middle cerebral artery occlusion. Neuroregeneration, neurogenesis and functional outcome were analyzed up to eight weeks after ischemia. It was shown that application of miR-124 resulted in neuroprotection in terms of reduced size of cerebral infarction, reduced brain edema and elevated density of neuronal cells in vivo and improved survival rates in vitro. Via Western blot and immunohistochemical analysis it became apparent that ischemia induced elevation of REST was inhibited by ectopic miR-124. A therapeutic strategy using miRNAs seems promising, however, more studies need to be done to determine the underlying mechanisms of the negativ feedback effect of miR-124 on REST.
Keywords: Cerebral ischemia; Stroke; MicroRNA; miR-124; Neuroprotection
Deutsch
Der Schlaganfall ist eine Erkrankung mit schwerwiegenden Folgen für die Betroffenen. Die bisher vorhandenen kausalen Therapiemöglichkeiten kommen nur einem geringen Teil der Patienten zugute. Auf der Suche nach neuen Therapiemöglichkeiten liegt der Fokus auf Neuroprotektion aber auch Neurogenese. Diese wird durch eine zerebrale Ischämie stimuliert. Sowohl der Transkriptionsfaktor REST (repressor element-1 silencing transcription factor) wie auch miR-124 spielen in der Neurogenese eine entscheidende und reziproke Rolle. Während die Expressionslevel von REST mit fortschreitender Differenzierung und Ausprägung des neuronalen Phänotyps abnehmen, nimmt die Expression von miR-124 zu. Gleichzeitig geht eine zerebrale Ischämie mit einer Zunahme der Expression von REST in den geschädigten Neuronen einher. REST wirkt als Repressor der miR-124 und wird mit einer Verstärkung der ischämischen Zellschädigung in Verbindung gebracht. Es wurde hier untersucht, welchen Einfluss eine mittels viralem Vektor ektop applizierte miR-124 auf das Ausmaß der post-ischämischen Zellschädigung hat. Dazu wurden zum einen kultivierte Neurone einer Hypoxie in vitro ausgesetzt (OGD = oxygen glucose deprivation) sowie in männlichen C57BL6-Mäusen eine transiente zerebrale Ischämie induziert. Analysen von Neuroregeneration, Neurogenese und funktioneller Erholung erfolgten bis acht Wochen nach Ischämie. Es zeigte sich, dass die Zugabe ektoper miR-124 eine stabile Neuroprotektion im Sinne von reduzierter Infarktgröße und Ödembildung bei gleichzeitig erhöhter Neuronendichte in vivo sowie reduzierten Zelltodraten nach OGD in vitro bewirkt. Mittels Western Blot und Immunhistochemie konnte nachgewiesen werden, dass eine Inhibition des ischämieinduzierten REST-Anstiegs nach Zugabe von ektoper miR-124 erfolgt. Ein therapeutischer Ansatz auf der Ebene der miRNA-Regulation scheint vielversprechend, zunächst sind hier jedoch weitere Untersuchungen bezüglich des zugrundeliegenden Mechanismus der negativen Feedbackwirkung der miR-124 auf REST vonnöten.
Schlagwörter: Zerebrale Ischämie; Schlaganfall; MicroRNA; miR-124; Neuroprotektion
