Bei einem SHT handelt es sich um eine mechanische Schädigung des Hirngewebes, verursacht durch eine Gewalteinwirkung auf den Kopf. Diese initiale Schädigung des Hirngewebes weitet sich nachfolgend aus. Wirksame Therapien, um diese sekundären Pathomechanismen zu inhibieren, gibt es nicht. Sofern das SHT überlebt wird, ist es eine der häufigsten Ursachen für bleibende Behinderungen. Wichtige Pathomechanismen, welche zur Ausweitung der Hirnschädigung beitragen, sind das posttraumatische Hirnödem und Entzündungsreaktionen. Beides wird durch die Aktivierung des so-genannten Kallikrein-Kinin-Systems begünstigt. In der vorliegenden Arbeit wurde dieses System 1 Stunde nach experimentellem SHT durch die Applikation des C1-Inhibitors gehemmt und am nachfolgenden Tag die Auswirkungen bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass diese Behandlung nach der Hirnverletzung zu einer Reduktion des Hirnödems und der Entzündungsreaktion führt. Die Bildung von Thromben in den Hirngefäßen ist geringer als in Kontrolltieren, vermutlich da der C1-Inhibitor auch die intrinsische Gerinnungs-kaskade hemmt. Insgesamt führt die Behandlung zu kleineren Hirnläsionen als in entsprechenden Kontrolltieren. Hiermit stellt der C1-Inhibitor ein potenzieller Therapieansatz bei SHT dar. Jedoch bleibt es offen, inwiefern sich diese Ergebnisse auf das menschliche SHT übertragen lassen. / Traumatic brain injury is a mechanical disruption of brain tissue caused by a violent effect on the head. This initial damage to the brain tissue subsequently expands. There are no effective therapies to inhibit these secondary pathomechanisms. The brain injury is one of the major causes of death and disability. Posttraumatic cerebral edema and inflammatory reactions are important pathomechanisms that contribute to the expansion of brain damage. Both are enhanced by the activation of the kallikrein-kinin system. In the present study, this system was inhibited 1 hour after experimental brain injury by the application of the C1 inhibitor and the effects were evaluated on the following day. The results show that this treatment leads to a reduction of brain edema and inflammatory response after brain injury. The formation of microthrombi in the brain vessels is less than in control animals, presumably because the C1 inhibitor also inhibits the intrinsic coagulation cascade. Overall, the treatment leads to smaller brain lesions than in control animals. The C1 inhibitor thus represents a potential therapeutic target for traumatic brain injury. However, it remains unclear how these results can be transferred to human brain injury.

In Anbetracht der Tatsache, dass das SHT weltweit mit steigender Inzidenz die häufigste Todesursache für junge Erwachsene darstellt, in einer Vielzahl davon mit langfristigen Folgen assoziiert ist und dabei mit großen ökonomischen Kosten verbunden ist, spielt die Erforschung der pathophysiologischen Vorgänge bei einem SHT sowie die Entwicklung effektiver Therapiestrategien akuter und chronischer Natur eine große Rolle. Da sich in den letzten Jahren gezeigt hat, dass die Reaktion des Immunsystems nach akuten Traumata ebenfalls eine bedeutsame Rolle spielt und somit in der Modulation der Immunantwort ein hilfreicher therapeutischer Ansatz liegen könnte, wurde in dieser Arbeit der als MS-Immuntherapeutikum zugelassene S1P Rezeptor Modulator FTY720 auf seine potentiellen neuroprotektiven Effekte im Rahmen eines murinen fokalen SHT-Modell untersucht. So wurde das in unserer Arbeitsgruppe bereits seit langem etablierte Modell der fokalen kortikalen Kälteläsion genutzt um bei jungen adulten männlichen Mäusen die Effekte von FTY720 in Bezug auf die Akutphase 24 h nach lokalen SHT festzustellen. Hierbei konnte kein positiver Einfluss auf das Ausmaß des lokalen Schadens, gemessen anhand von TTC-Läsionsvolumen und neuronalem Zelltod, sowie für die Störung der BHS mit konsekutiver Ödembildung beobachtet werden. Dabei wurden keine funktionellen Parameter als Korrelat für die erhaltenen Ergebnisse getestet. In Bezug auf die Immunzellinfiltration konnte eine signifikante Reduktion der immunhistochemisch untersuchten Zellpopulationen von Neutrophilen, Makrophagen und aktivierten Mikroglia 24 h nach Trauma festgestellt werden und somit zumindest die korrekte Applikation des Medikaments in adäquater Dosierung und die therapeutische Wirkung als Blockierer des Abwehrzell-Ausstroms von den lymphatischen Organen in die Blutbahn belegt werden. / In view of the fact, that traumatic brain injury has an increasing incidence and the highest mortality for young adults worldwide, the research of pathophysiological processes plays an important role for developing effective therapy strategies. The last years have shown that the reaction of our immune system after acute brain traumata is important. Therefore, modulation of immune response is a helpful approach for developing medication treating patients who suffer under traumatic brain injury. In this doctoral thesis an approved medication for multiple sclerosis named FTY720 was investigated on its neuroprotective effects after focal traumatic brain injury. The effects of this sphingosine-1-phosphate-receptor modulator have been studied on young adult male mice 24 hours after focal traumatic brain injury using the well-established model of cryogenic lesion. Several parameters have been investigated. First, no positive influence could be found on the extent of brain damage measured by TTC-lesion volume and neuronal death. Second, no positive influence was discovered on blood-brain-barrier damage and consecutive oedema formation. However, a significant reduction concerning immune cell infiltration was recorded on the cell populations of neutrophils, macrophages und activated microglia. Therefore, at least correct application, adequate dosage and therapeutic effect of FTY720 as blocking agent of immune cells out of lymphatic organs into the blood stream was proven

Schädel-Hirn Trauma ist die führende Ursache von Tod und Behinderung unter jungen Erwachsenen in den USA und Europa. Darüber hinaus steigert Schädel-Hirn Trauma das Risiko eine Demenzerkrankung oder andere neurodegenerative Erkrankung zu erleiden. Aus diesem Grund stellt eine bessere Erkenntnis der subakuten und chronischen pathophysiologischen Prozesse eine wichtige Grundlage für eine mögliche zukünftige neuroprotektive Therapie dar. Ziel dieser Arbeit war es daher eine Übersicht von funktionellen Einschränkungen und zellulären Veränderungen in der subakuten Phase innerhalb der ersten drei Monate darzustellen. Dazu wurden Verhaltensexperimente zu kognitiven Leistungen wie räumliches Lernen, kognitive Plastizität, episodisches Gedächtnis, Angstverhalten und allgemeine Lokomotion durchgeführt. Dabei konnten funktionale Einschränkungen der Tiere im Bereich der kognitiven Flexibilität, dem räumlichen Lernen, dem belohnungsmotivierten Verhalten, sowie Hyperaktivität beobachtet werden. Weiterführend erfolgten histologische und immunhistologische Untersuchungen an den Mäusegehirnen. So konnten in unserem Tiermodell sowohl lokale neuroinflammatorische Veränderungen nachgewiesen werden, also auch generalisierte Veränderungen, welche sich auf Isocortex und Hippocampus erstreckten und beide Hemisphären gleichermaßen betrafen. Ebenso konnten demyelinisierende Prozesse im Bereich der Läsion beobachtet werden. Im Bereich des Cortex zeigte sich außerdem eine axonale Schädigung mit begleitender Neuroinflammation, sowie eine Infiltration von B-Zellen. Anschließend wurde eruiert, ob eine Korrelation von funktionalem Outcome und histologischen Veränderungen besteht. Dabei zeigte sich eine signifikante Korrelation neuroinflammatorischer Prozesse mit Einschränkungen im räumlichen Lernen und Umlernen, sowie Auffälligkeiten im Bereich des belohnungsmotivierten Verhaltens. Damit ordnet sich diese Arbeit in die bestehenden Erkenntnisse zur Pathophysiologie des SHTs ein und ergänzt diese weiter. / Traumatic brain injury is the leading cause of death and disability among young adults in the USA and Europe. Traumatic brain injury increases the risk for neurodegenerative diseases and dementia. However, the underlying pathomechanisms that contribute to the increased risk for neurodegeneration remain unclear. The aim of this thesis is to provide an overview of behavioral and cellular changes in the subacute phase of the first three months after injury. Therefore, behavioral experiments were performed with a focus on spatial learning, cognitive plasticity, episodic memory, anxiety, and general locomotion. Deficits in spatial learning, cognitive plasticity, reward-motivated behavior as well as hyperactivity were monitored in mice after traumatic brain injury. Furthermore, histological and immunohistochemical analysis were performed on brain tissue three months after injury. Local neuroinflammatory changes were seen in the lesion area as well as global inflammation in cortex and hippocampus. Both hemispheres showed similar levels of inflammation. Demyelination colocalized with neuroinflammation around the lesion area. In the cortex axonal damage, neuroinflammatory changes, and migration of B-cells were detected. We further investigated the correlation between behavioral and cellular changes. Neuroinflammation correlated significantly with deficits in spatial learning, cognitive plasticity, and reward-motivated behavior. This thesis, therefore, provides an important overview of behavioral changes and cellular pathomechanisms and further knowledge of the subacute phase of traumatic brain injury.

Background. Missed or delayed detection of progressive neuronal damage after traumatic brain injury (TBI) may have negative impact on the outcome. We investigated whether routine follow-up CT is beneficial in sedated and mechanically ventilated trauma patients. Methods. The study design is a retrospective chart review. A routine follow-up cCT was performed 6 hours after the admission scan. We defined 2 groups of patients, group I: patients with equal or recurrent pathologies and group II: patients with new findings or progression of known pathologies. Results. A progression of intracranial injury was found in 63 patients (42%) and 18 patients (12%) had new findings in cCT 2 (group II). In group II a change in therapy was found in 44 out of 81 patients (54%). 55 patients with progression or new findings on the second cCT had no clinical signs of neurological deterioration. Of those 24 patients (44%) had therapeutic consequences due to the results of the follow-up cCT. Conclusion. We found new diagnosis or progression of intracranial pathology in 54% of the patients. In 54% of patients with new findings and progression of pathology, therapy was changed due to the results of follow-up cCT. In trauma patients who are sedated and ventilated for different reasons a routine follow-up CT is beneficial. / Häufig stellt die frühe Phase der innerklinischen Traumaversorgung bei Polytraumapatienten besonders die Schädel-Hirn-Verletzungen betreffend einen sehr dynamischen Zeitraum dar, weshalb zeitlich getriggerte Kontrolluntersuchungen weit verbreitet sind. Andererseits bedeutet der Transport zur Untersuchung für beatmete Patienten eine zusätzliche Gefahr. Untersucht wurde, wie häufig sich in einer frühen Kontroll-Computertomografie des Schädels neue oder verschlechterte Befunde finden und, wie diese neuen Informationen die Intensivtherapie beeinflussen. Methode: Retrospektive Analyse aus Befunddaten und Krankenakten. Eingeschlossen wurden 150 beatmete Patienten mit SHT oder Verdacht auf ein SHT, die eine frühe CCT-Kontrolle bekamen. Ergebnisse: Eine Verschlechterung der Befunde wurde bei 63 Patienten (42%) und neue Befunde bei 18 Patienten (12%) gefunden. Bei 47 Pateinten (31%) wurde die Intensivtherapie aufgrund der frühen Kontroll-CCT geändert. Schlussfolgerung: Bei beatmeten Polytraumapatienten treten in mehr als der Hälfte der Fälle Verschlechterungen oder neue intracranielle Befunde auf. Eine frühe CCT-Kontrolle kann diese erkennen und zu einer rechtzeitigen Therapieoptimierung führen.

In einem experimentellen Schädel-Hirn-Trauma-Modell der fokalen Kälteläsion bei der Maus wurde die Effektivität der B1R-Blockade untersucht. Die Ergebnisse dieser Untersuchung dokumentierten auf der Suche nach einer grundlegenden spezifischen Therapie des vasogenen traumatischen Hirnödems die B1R-Blockade als einen potentiellen Ansatz zu Reduktion der sekundären Hirn-schäden. Zum Einen konnte durch die selektive Blockade von B1R mit dem Präparat R-715 nach einer fokalen Kälteläsion im Mausmodell die Hirnschädigung um etwa 75 % gegenüber den Tieren der Kontrollgruppen reduziert werden. Zum Anderen lässt sich nach der B1R-Blockade u. a. eine signifikante Abschwächung des vasogenen Hirnödems um etwa 50 % im Vergleich zu den Tieren der Kontrollgruppen feststellen. Die Reduktion der sekundären Hirnschädigung durch die B1R-Blockade 24 Stunden nach der Läsionsinduktion macht die selektive B1R-Blockade als kausaler Therapie-ansatz eine interessante Behandlungsoption des posttraumatischen vasogenen Hirnödems. / B1R knockout mice showed less neuronal damage and developed significantly smaller brain lesions compared to wild-type controls (2.5±2.6 mm3 vs 11.5±3.9 mm3, mean±SD respectively; n=7; p=0.0008). Pharmacological blockade of B1R with the selective antagonist R-175 likewise salvaged lesioned tissue (2.6±1.4 mm3 vs 12.2±6.1 mm3, mean±SD respectively; n=7; p=0.0034), reduced vasogenic edema and gene expression of vasoactive and proinflammatory cytokines in the lesioned cortex. In contrast, B2R inhibition with Hoe-140 was less effective (p=0.0667). Inhibition of B1R attenuates brain damage in mice and may open new avenues for the management of clinical head injuries.

Durch die Interleukin 1ß Neutralisierung mittels eines Antikörpers soll versucht werden, das Outcome nach einem Schädelhirntrauma zu verbessern und den erlittenen Schaden zu minimieren / With the support of antibodies, interleukin 1 beta neutralisation attempts to improve the outcome after suffering from a traumatic brain injury and to limit the damage suffered

Laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) waren in Deutschland 2006 akute ischämische Ereignisse des Zentralen Nervensystems (ZNS) die fünfthäufigste Todesursache. Zu diesen ischämischen Ereignissen zählen Schlaganfall, Kardiopulmonale Reanimation, traumatische Hirnverletzungen, sowie perioperative ischämische Komplikationen. Aufgrund der schwerwiegenden Folgen, die ein Verlust von Nervenzellen für den Patienten bedeutet, muss die weitere medizinische Akutversorgung den sekundären neuronalen Schaden verhindern oder ihn reduzieren. Vor dieser Arbeit konnten Glukosetransporter-1 (GLUT-1) und Natrium-Glukose-Kotransporter-1 (SGLT1) an der Blut-Hirn-Schranke (BHS) identifiziert werden. Ziel dieser Arbeit war es, das Expressionsverhalten der Glukosetransporter nach einem Schädel-Hirn-Trauma (SHT) in vivo und in vitro zu untersuchen, um so den Einfluss und die funktionellen Folgen durch die veränderte Expression der zerebralen Glukosetransporter in der BHS infolge eines SHT zu identifizieren und deren eventuellen Einfluss auf die Entwicklung eines sekundären Hirnödems zu erkennen. Hierfür wurde als in vivo-Modell das Controlled Cortical Impact Injury (CCII) gewählt, da bei diesem Tierversuchsmodell die Aspekte der traumatischen Kontusion und die damit verbundenen intraparenchymalen Blutungen durch ein epidurales oder subdurales Hämatom im Vordergrund stehen. Es wurden Gehirnschnitte zu fest definierten Zeitpunkten angefertigt (kein CCII (Kontrolle), 15 Minuten Überleben nach CCII (Primärschaden), 24 Stunden Überleben nach CCII und 72 Stunden Überleben nach CCII). Die Darstellung des primären Schadens im Mäusehirn erfolgte durch die Immunfluoreszenzmikroskopie. Um einen Gewebeschaden, wie es bei einem Hirntrauma der Fall ist, in vitro zu simulieren, wurde das Modell des Sauerstoff-Glukose-Entzuges (OGD) gewählt, da es bei diesem Modell neben einer Nekrose auch zur Apoptose der Nervenzellen kommt, welche ebenfalls bei einem SHT stattfindet. Als geeignetes Zellkulturmodell wurde die cerebralen Endothelzelllinie (cEND) gewählt. Bei dieser Zelllinie handelte es sich um eine Hirnendothelzelllinie aus der Maus. In den in vivo-Versuchen konnte bei GLUT-1 bereits 15 Minuten nach CCII eine gesteigerte Expression festgestellt werden. Dennoch verminderte GLUT-1 im weiteren Verlauf seine Expression auf ein Minimum, welches unterhalb des Ausgangswertes lag. SGLT1, der auch in der BHS identifiziert wurde, reagierte auf einen Primärschaden erst in den Hirnschnitten, die 24 Stunden nach CCI behandelt wurden. In den Hirnschnitten, die 15 Minuten nach CCII behandelt wurden, veränderte sich die SGLT1-Expression zunächst nicht. Erst 24 Stunden nach CCII konnte eine gesteigerte Expression von SGLT1 erkannt werden, die aber bei 72 Stunden nach CCII wieder abgenommen hatte. Ein weiterer Glukosetransporter konnte erstmals in der BHS identifiziert werden. SGLT2 zeigte erst 72 Stunden nach CCII eine gesteigerte Expression, in den Hirnschnitten ohne CCII, 15 Minuten nach CCII und 24 Stunden nach CCII konnte keine Veränderung der SGLT2-Expression festgestellt werden. Diese Expressionsreaktion, besonders der Expressions-Höhepunkt der einzelnen Glukosetransporter, konnte auch in vitro gezeigt werden. Besonders die Identifizierung von SGLT2 in der BHS und die generelle Steigerung der Expressionsrate von GLUT-1, SGLT1 und SGLT2 könnte neue Ansatzpunkte in der Pathophysiologie des diffusen Hirnödems nach einem SHT ergeben. Die genaue Rolle der Natriumgekoppelten Glukosetransporter in der BHS muss noch weiter erforscht werden. Bestätigen weitere Versuche eine zentrale Rolle der SGLTs bei der Entstehung des sekundären Hirnschadens, speziell SGLT2, als hochpotenter Glukosetransporter, so könnte über neue Therapien nachgedacht werden, durch welche spezifisch die Expression der SGLTs, besonders SGLT2, wie es bei Dapagliflozin, Canagliflozin oder Ipragliflozin der Fall wäre, unterdrücken würden. / According to the World Health Organization (WHO) the acute ischemic events of the central nervous system (CNS) were the fifth most common mortality in Germany in 2006. To this belong stroke, cardiopulmonary resuscitation, traumatic brain injuries, as well as perioperative ischemic complications. Because of the fatal consequences for a patient which means a death of nerve the medical acute care must be prevent the secondary neuronal damage. Before this work the glucose transporter 1 (GLUT-1) and sodium-glucose cotransporter-1 (SGLT1) are identified at the blood-brain barrier (BBB). The aim of this study was to analyze the expression characteristics of the glucose transporters after a traumatic brain injury (TBI) in vivo and in vitro. These results may show the influence and the functional consequences of the altered expression of cerebral glucose transporters in the BBB as a result of TBI. This allows to recognize a potential impact on the development of cerebral edema. We use for this the model of the controlled cortical impact injury (CCII) as an in vivo model. Brain trauma was induced and animals were randomly assigned to three survival groups: 15 min, 24 h and 72 h, which were compared to native – no CCII – animals. The depiction of the primary damage in mouse brain was performed by immunofluorescence microscopy. To simulate the tissue damage in vitro we use the model of oxygen-glucose deprivation (OGD). As a suitable cell culture model of the cerebral endothelial cell line (cEND) was chosen. In this cell line, there was a cerebrum endothelium cells of the capillary endothelium from the mouse brain. In summary, immunofluorescence images revealed presence of sglt1 and sglt2 in the blood-brain barrier which was inducible by CCII. Strongest expression of sglt1 in the brain endothelium was found after 24 hours and of sglt2 after 72 hours after CCII suggesting different and time dependent roles of these two transporters during edema formation. This expression, especially the expression peak of the individual glucose transporter could be also demonstrated in vitro model. In particular, the identification of SGLT2 in the BBB and the general increase of the expression of GLUT-1, SGLT1 and SGLT2 might be a new starting point in the pathophysiology of diffuse cerebral edema. Indicate further experiments a central role of SGLTs in the development of secondary brain damage, particularly SGLT2, as an highly potent glucose transporter, it could be given to new therapies through which suppress specific the expression of SGLT2.

Das Schädel-Hirn-Trauma (SHT) entsteht durch äußere Gewalteinwirkung auf den Kopf und verursacht mechanisch eine Schädigung des Hirngewebes. Zusätzlich tragen sekundäre Pathomechanismen, wie Entzündungsprozesse und die Schädigung der Blut-Hirn-Schranke (BHS), dazu bei, dass sich das initial geschädigte Läsionsareal im Laufe der Zeit vergrößert. Vor allem bei jungen Erwachsenen ist das SHT eine der häufigsten Ursachen für bleibende Behinderungen und Todesfälle. Aufgrund der schweren Auswirkungen des SHT und der bislang fehlenden Therapieoptionen ist die Identifizierung neuer Zielstrukturen für eine kausale Therapie von größter Bedeutung. Ausgehend von tierexperimentellen Studien ist das Kallikrein-Kinin-System (KKS) ein besonders erfolgversprechender Angriffspunkt zur Behandlung des SHT. Die Aktivierung des KKS über den Gerinnungsfaktor XII (FXII) und die darauf folgende Bildung von Bradykinin sind mit dem Entstehen von Hirnödemen und Entzündungsreaktionen assoziiert. Vorangegangene Studien haben weiterhin die Frage aufgeworfen, ob und in welchem Maße thrombotische Prozesse einen Einfluss auf die Pathophysiologie und die sekundären Hirnschädigungen nach SHT haben. Da FXII sowohl das KKS als auch die intrinsische plasmatische Gerinnungskaskade initiiert und somit zur Fibrinbildung beiträgt, stand FXII im Mittelpunkt der Untersuchungen dieser Dissertation. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Fragen, (I) inwiefern FXII eine Rolle bei der sekundären Hirnschädigung nach Trauma spielt und (II) ob thrombotische Prozesse ein pathophysiologisches Merkmal nach Trauma darstellen. In zwei unterschiedlichen Trauma-Modellen wurden FXII-defiziente Tiere und mit einem spezifischen Inhibitor des aktivierten FXII (FXIIa) behandelte Tiere gegen Kontrolltiere nach SHT verglichen. Die Analyse der funktionellen Ausfallerscheinungen und des Ausmaßes an neuronaler Degeneration zeigte, dass FXII-Defizienz und FXIIa-Inhibition vor den Auswirkungen eines SHT schützen. Als zugrundeliegende Mechanismen wurden die Reduktion von thrombotisch verschlossenen Gefäßen in der Mikrovaskulatur des Gehirns sowie der Schutz vor BHS-Störungen und verringerte inflammatorische Prozesse identifiziert. Weiterhin wurde festgestellt, dass eine Blockade der intrinsischen Gerinnungskaskade über FXII keine intrazerebralen Blutungen auslöst. In Gewebeproben von Patienten mit SHT wurde gezeigt, dass Thrombozytenaggregate auch im klinischen Verlauf auftreten und sich somit die tierexperimentellen Befunde auf die humane Situation übertragen lassen. Insgesamt tragen die Ergebnisse dazu bei, die komplexen und vielfältigen Pathomechanismen nach SHT besser zu verstehen und vor allem die Relevanz thrombo-inflammatorischer Prozesse nach SHT aufzuzeigen. Die gezielte Blockade des FXII(a) könnte als therapeutisches Prinzip zur Abschwächung der Sekundärschaden nach SHT geeignet sein. / Traumatic brain injury (TBI) is the result of an outside force causing mechanical disruption of the brain tissue. In addition, delayed pathogenic events, like inflammatory processes and blood-brain barrier damage occur, which collectively exacerbate the injury. In young adults, TBI is one of the main reasons for permanent disability and death. Because of its severe consequences and the lack of causal treatment, the identification of novel therapeutic options is of utmost importance. Based on animal studies, the kallikrein-kinin-system (KKS) is a very promising target to treat secondary injury processes following TBI. The activation of the KKS via coagulation factor XII (FXII) and the subsequent formation of bradykinin are tightly associated with the development of brain edema and inflammation. Recent studies have raised the question to what extent thrombotic processes might influence the pathophysiology and secondary injury processes following TBI. As FXII is not only the starting point of the KKS, but also the initiator of the intrinsic coagulation cascade which leads to fibrin formation, FXII was the center of interest for this dissertation. The work presented here deals with the issue, (I) whether FXII plays a role in the development and aggravation of secondary injury processes after trauma and (II) if thrombotic processes display a pathophysiological feature in TBI. In two different models of brain trauma, FXII-deficient mice and mice treated with a specific inhibitor of activated FXII (FXIIa) were compared to their respective control groups after trauma induction. The analyses of the functional outcome and the amount of neurodegenerative processes showed a distinct amelioration in favor of the genetically modified and treated animals. As underlying mechanisms, the reduction of thrombotic vessels in the brain microvasculature and additionally, protection from blood-brain barrier damages and less inflammation were identified. Moreover, it was observed that interference with the intrinsic coagulation cascade via FXII does not lead to the formation of intracerebral bleedings. The evaluation of human brain tissue surgically obtained following TBI demonstrated that platelet aggregates occur regularly in the course of brain trauma and that they seem to contribute to the secondary injury processes and the ischemia-like injury pattern. Taken together, the results contribute to the understanding of the highly complex and heterogeneous pathomechanisms following TBI, especially concerning thrombo-inflammatory processes. The targeted pharmacological blocking of FXII(a) could be a useful therapeutic principle in the treatment of TBI-associated pathologic processes.

Fragestellung: Gegenstand dieser Untersuchung ist der diagnostische Nutzen der Neuro-Biomarker S100B-Protein und Neuronenspezifische Enolase (NSE) bei leichten Schädel-Hirn-Verletzungen im Kindesalter. Es wird untersucht, ob anhand der posttraumatischen S100B- und NSE-Serum-Konzentrationen Kinder mit einer Schädelprellung und einem leichten Schädel-Hirn-Trauma (SHT) differenziert werden können. Material und Methode: In einer prospektiven, klinischen Studie werden die posttraumatischen S100B- und NSE-Serum-Konzentrationen von Kindern im Alter zwischen 6 Monaten und 15 Jahren mit einer Schädelprellung oder einem leichten SHT untersucht. Kinder mit extrakraniellen Begleitverletzungen und Begleiterkrankungen sind ausgeschlossen. Die Blutentnahme erfolgt innerhalb von 6 Stunden nach dem Trauma. Es werden 2 diagnostische Gruppen definiert: Gruppe 1: asymptomatische Schädelprellungen (Glasgow-Coma-Scale [GCS] 15 Punkte), Gruppe 2: leichte SHT (GCS 13-15 Punkte) mit klinischen Zeichen einer Gehirnerschütterung (kurze Bewusstlosigkeit, Amnesie, Übelkeit, Erbrechen, Somnolenz, Kopfschmerzen, Schwindel, Sehstörungen, Kreislaufreaktion). Die S100B- und NSE- Konzentrationen werden zwischen beiden Diagnosegruppen verglichen. Die Korrelation zwischen S100B und NSE sowie zwischen den Markern und dem Alter der Kinder, dem Zeitraum zwischen Trauma und Blutentnahme, dem GCS-Wert und dem Vorhandensein von Kopfplatzwunden wird analysiert. Ergebnisse: 148 Kinder sind in die Studie eingeschlossen (53 Kinder mit einer Schädelprellung und 95 mit einem leichten SHT). Nach Adjustierung der gemessenen Marker-Konzentrationen auf Unterschiede im Alter und Zeitraum zwischen Trauma und Blutentnahme unterscheiden sich die S100B- und NSE-Konzentrationen nicht signifikant zwischen Kindern mit einer Schädelprellung und einem leichten SHT. Zwischen den S100B- und NSE-Konzentrationen besteht eine signifikant positive Korrelation. Beide Marker korrelieren signifikant negativ mit dem Alter und dem Entnahmezeitraum. Der GCS-Wert und das Vorhandensein von Kopfplatzwunden zeigen keinen Effekt auf die Marker-Konzentrationen. Schlussfolgerung: Die posttraumatischen S100B- und NSE-Serum-Konzentrationen zeigen keinen diagnostischen Nutzen bei der Differenzierung zwischen Kindern mit einer Schädelprellung und Kindern mit einem leichten SHT. S100B und NSE sind altersabhängige Marker.

Das Schädel-Hirn-Trauma (SHT) ist ein großes medizinisches Problem. Das Hirnödem mit konsekutiv erhöhten intrakraniellen Drücken ist eine häufige und schwerwiegende Komplikation des schweren SHT. Es ist der signifikanteste Prädiktor für ein schlechtes Outcome. Obwohl Glukokortikoide (GK) die Ausbildung eines Hirnödems bei neuroinflammatorischen Erkrankungen und manchen Hirntumoren reduzieren können, ist diese Substanzklasse im SHT ineffektiv oder sogar schädlich. Nach controlled cortical impact (CCI) in Mäusen, einem etablierten SHT-Modell in-vivo, zeigte sich ein Zusammenbruch der Blut-Hirn-Schranke (BHS). Des Weiteren wurde der BHS-stabilisierende Effekt der GK nach CCI durch proteasomalen Abbau des Glukokortikoidrezeptors (GR) behindert. Eine Inhibierung des Proteasoms durch den Proteasomeninhibitor Bortezomib zusammen mit einer GK-Therapie mit Dexamethason reduzierte den Abbau des GR und sorgte für eine Restitution der BHS-Integrität. Unglücklicherweise ließen sich diese Ergebnisse in-vitro nicht auf in Sauerstoff-/Glukosemangel-Modell in der humanen Hirnendothelzelllinie hCMEC/D3 übertragen. Daher konnte für die Kombinationstherapie aus dem Proteasomeninhibitor Bortezomib und Dexamethason kein positiver Effekt gezeigt werden. / Traumatic brain injury (TBI) is a major health care burden. Brain edema formation with consecutive intracranial hypertension is a frequent and serious consequence of severe TBI and remains the most significant predictor of poor outcome. Although glucocorticoids (GCs) diminish edema formation in neuroinflammatory diseases and in certain brain tumors, this substance class is ineffective or even harmful in TBI. After controlled cortical impact (CCI) in mice, which is an established in vivo model of TBI, disintegration of the blood-brain barrier (BBB) could be observed. Furthermore, the stabilizing effect of GCs on the BBB was hampered after CCI by proteasomal glucocorticoid receptor (GR) degradation. Combined application of the proteasome inhibitor Bortezomib plus dexamethasone attenuated GR degradation and restored BBB integrity. Unfortunately, these findings could not be translated into an in vitro oxygen/glucose deprivation (OGD) model in the human cerebral microvascular endothelial cell line hCMEC/D3. Thus, no beneficial effect of a combined treatment strategy could be observed.