No description available.

Patienten mit zerebralen Läsionen, wie der aneurysmatischen Subarachnoidalblutung (SAB) und dem schweren Schädel-Hirn-Trauma (SHT), haben ein hohes Risiko für sekundäre Schädigungen des Gehirns aufgrund einer Minderdurchblutung (Ischämie) und einem Sauerstoffmangel (Hypoxie). Bei der SAB ist heutzutage die verlaufsbestimmende Komplikation das Auftreten einer Vasospasmus- assoziierten Ischämie, d.h. einer Minderdurchblutung aufgrund einer Gefäßverengung, die mit einer hohen Langzeitmorbidität mit schweren neurologischen Defiziten und einer hohen Mortalität assoziiert ist. Seit Beginn der 90er Jahre wird bei SAB- und SHT- Patienten das Mikrodialyseverfahren zur Messung des zerebralen Stoffwechsels eingesetzt und steht als Methode auf der Intensivstation seit 1997 zu Verfügung. Hierbei werden mittels einem, in das gefährdete Hirngewebe inserierten Katheter die extrazellulären Konzentrationen verschiedener Parameter gemessen. Patienten mit SAB weisen in Phasen einer klinischen Verschlechterung (z.B. Auftreten einer Lähmung) charakteristische Veränderungen des Hirnstoffwechsels auf. Vergleichsmessungen mit der Positronenemissionstomographie zeigen als mögliche Ursache für einen gestörten Hirnstoffwechsel einen erniedrigten zerebralen Blutfluß. Auch bei einer drohenden Hypoxie (Hirngewebe-PO2 < 10 mmHg) sind bereits metabolische Veränderungen zu beobachten. Die frühzeitige Erkennung und - wenn möglich - Behandlung einer Ischämie / Hypoxie könnte die Prognose von Patienten nach SAB und SHT wesentlich verbessern. / Patients with cerebral lesions run a high risk of developing cerebral hypoxic and ischemic damage due to secondary insults. To minimize the risk of secondary cerebral hypoxia and ischemia, new monitoring techniques of cerebral oxygenation and metabolism have been developed and may help to understand the pathophysiology of secondary brain damage for a better treatment and outcome in critical patients. Cerebral microdialysis is a relatively new technique for measuring brain molecules of the extracellular space. The technical aspects, the interpretation of the commonly measured parameters, the use of the commonly used oxygenation parameters (monitoring of brain tissue PO2 and the microdialysis technique to monitor cerebral metabolism) in patients with head injury and subarachnoid hemorrhage are considered. Pitfalls of the techniques and their future potential are discussed.

Ziel der vorliegenden Arbeit war, die pathogenetische Bedeutung von dynamischen Zellzyklusveränderungen nach transienter fokaler Ischämie zu analysieren. Als in-vivo-Modell des humanen Schlaganfalls wurde eine 30-minütige Fadenokklusion der A. cerebri media (MCAo) in der Maus gewählt. In diesem Modell findet ein zeitlich verzögerter selektiver Zelluntergang von striatalen Projektionsneuronen bei relativer Aussparung von Gliazellen und Interneuronen statt. Somit entspricht dieses Modell dem humanpathologischen Konzept der "elektiven Parenchymnekrose". Als in-vitro-Modell wurde eine 90-minütige Sauerstoff-Glukose-Deprivation (OGD) der primären neuronalen Zellkultur eingesetzt. Die Experimente wurden parallel in vivo und in vitro durchgeführt. Wir konnten zeigen, daß alle adulten striatalen Neurone den zellzyklushemmenden CDK4-Inhibitor p16INK4a in vivo exprimierten. Die spezifische Herunterregulierung dieses Inhibitors nach 30-minütiger "milder" zerebraler Ischämie war ein frühzeitiger und zuverlässiger Indikator des verzögerten neuronalen Zellunterganges. Der Verlust von p27Kip1, eines weiteren CDK-Inhibitors, ging dem Zelluntergang in der primären neuronalen Zellkultur nach OGD voraus. Der Verlust von CDK-Inhibitoren wurde von der Hochregulierung des Cyclin D1 begleitet. Cyclin D1 wurde in den Zellkern transloziert. Dieser Translokation folgte eine Aktivierung der Cyclin-abhängigen Kinase 2 (CDK2). Wir postulieren, daß die Herunterregulierung der CDK-Inhibitoren das initiierende Ereignis für die Zellzyklusaktivierung darstellt. Die Mehrzahl der Neurone wurde noch vor dem Eintritt in die S-Phase apoptotisch, wenngleich eine kleine Fraktion noch vor ihrem Untergang DNA synthetisierte. Die Behandlung mit dem synthetischen CDK-Inhibitor Olomoucine schützte die primäre neuronale Zellkultur signifikant vor OGD. In der Zusammenschau weisen diese Ergebnisse darauf hin, daß die Zellzyklusaktivierung nach fokaler transienter Ischämie kausal mit der Schadensprogression verknüpft ist. Die pharmakologische Inhibition dieser Vorgänge könnte -unter Berücksichtigung der Nebenwirkungen der jeweiligen Pharmaka- einen therapeutischen Ansatz im Rahmen der akuten Schlaganfallbehandlung liefern. / Following mild ischemic insults many neurons undergo delayed neuronal death. Aberrant activation of the cell cycle machinery is thought to contribute to apoptosis in a variety of conditions including ischemia. We demonstrate that loss of endogenous cyclin dependent kinase (Cdk) inhibitor p16INK4a is an early and reliable indicator of delayed neuronal death in striatal neurons after mild cerebral ischemia in vivo. Loss of p27Kip1, another Cdk inhibitor, precedes cell death in neocortical neurons subjected to oxygen glucose deprivation in vitro. The loss of Cdk inhibitors is followed by upregulation of cyclin D1, activation of Cdk2, and subsequent cytoskeletal disintegration. The majority of neurons undergoes cell death prior to entering S-phase; albeit a small number (~1%) do progress to the S-phase prior to their death. Treatment with Cdk inhibitors significantly reduces cell death in vitro. These results show that alteration of cell cycle regulatory mechanisms is a prelude to delayed neuronal death in focal cerebral ischemia and that pharmacological interventions aimed at neuroprotection may be usefully directed at cell cycle regulatory mechanisms.

Die kortikale spreading depression (SD), wie sie von Leão 1944 zuerst beschrieben wurde, ist ein elektrophysiologisches Phänomen, das in der Pathophysiologie der Aurasymptomatik einer Mi-gräneattacke und Ischämie-induzierter Zellschäden diskutiert wird. Während der akuten fokalen zerebralen Ischämie treten eine Reihe von Ereignissen wie eine massive Entzündungsreaktion und die allmähliche Einbeziehung einer zunächst viablen ischämischen Randzone - der Penum-bra - in das infarzierte Hirngewebe auf. Da an diesen Ereignissen SD-ähnliche Depolarisationen kausal beteiligt sind, ist die pharmakologische Verringerung von SD-Episoden bzw. eine Ver-kleinerung ihrer Amplitude und Dauer unter in vitro als auch tierexperimentellen in vivo Bedin-gungen eine mögliche neuroprotektive Strategie. In der vorliegenden Arbeit wurde ein in vitro Modell beschrieben, das am Hirnschnittpräparat des Neokortex der adulten Ratte eine reproduzierbare Auslösung von SD-Wellen unter normoxi-schen Bedingungen gestattet. Anhand von charakteristischen elektrophysiologischen Parametern einer SD wie Amplitude, Dauer und Ausbreitungsgeschwindigkeit wurden die gute Überein-stimmungen dieses in vitro Modells mit in vivo Modellen gezeigt. Obwohl SD Wellen am nicht-ischämischen Kortex keine morphologischen Schäden verursachen, zeigte sich in den hier vorge-stellten Experimenten eine funktionelle Unterdrückung der GABAergen hemmenden Mechanis-men des Neokortex nach repetitiven SDs auch bei ausreichender Energie- und Sauerstoffversor-gung. Die hier diskutierten Ergebnisse demonstrierten, daß unter in vitro Bedingungen der AMPA-Glutamatrezeptor für die Auslösung und Ausbreitung einer SD eine untergeordnete Rolle spielt. Demgegenüber erwies sich die NMDA-Rezeptoraktivierung als herausragend für eine SD, da die Blockade dieses Rezeptors mit dem nicht-kompetitiven Antagonisten Ketamin die SD-Amplitude und SD-Dauer signifikant verringerte. Die Anwendung der selektiven 5-HT1A-Agonisten 8-OH-DPAT und BAY x 3702 erwies sich als eine neue Möglichkeit, die Zeitdauer einer SD zu verringern. Die aufgezeigte SD-induzierte neuronale Hyperexzitabilität kann unter normoxischen Bedingun-gen zelluläre Dysfunktionen verursachen und auch an einer Generierung der Aura eines Migrä-neanfalls beteiligt sein. Unter hypoxisch-ischämischen Bedingungen könnte eine SD-induzierte Dysfunktion GABAerger Kontrollmechanismen die Ausweitung ischämischer Zellschäden be-wirken. Die Hoffnungen auf eine effektive Schlaganfalltherapie haben sich mit den bisherigen NMDA-Antagonisten trotz ihrer hier bestätigten guten in vitro Wirksamkeit aufgrund der Interferenz mit physiologischen Glutamatfunktionen im Kortex nicht erfüllt. Die hier gezeigte konzentrationsab-hängige Verkürzung der SD-Dauer durch die Aktivierung des 5-HT1A-Serotoninrezeptors unter in vitro Bedingungen kann bei der bekannten hohen 5-HT1A-Rezeptor-mRNA-dichte an beson-ders ischämievulnerablen Neuronen einen neuen neuroprotektiven Ansatz auch beim Menschen darstellen. Weitere Untersuchungen müssen zeigen, ob die hier beschriebene enge Verflechtung des serotonergen Systems mit der glutamatergen Neurotransmission eventuell auch zu uner-wünschte Wirkungen unter in vivo Bedingungen führt. / Repetitive cortical spreading depression (SD) and SD-like events, associated with a massive de-polarization of neuronal and glial cells, is thought to play a key role in the induction of neuronal damage in the peri-infarct zone following experimental focal cerebral ischemia. In addition, ex-perimental and clinical data suggest that SD is the underlying mechanism of neurological distur-bances during migraine auras as well. However, detailed analyses on the consequences of repeti-tive SDs on cortical function and involved receptors are lacking. Using an in vitro rat model of SD I investigated in this thesis the electrophysiological properties of repetitive potassium chloride (KCl)-induced SDs, their influence on synaptic neurotransmis-sion and the effects of ionotropic glutamate antagonists and 5-HT1A agonists in neocortical slices obtained from adult rats. Whereas repetitive SDs revealed only non-significant variations in du-ration, amplitude and integral when elicited at intervals of 30 min, paired-pulse inhibition of ex-tracellularly recorded field potential responses was significantly affected by repetitive SD even under normoxic conditions. Compared to the control recordings, each SD episode caused a sig-nificant decrease in the efficacy of intracortical GABAergic inhibition by approximately 10%. Since excitatory synaptic transmission was unaffected, these data indicate that repetitive SDs cause a selective suppression of GABAergic function even in the non-ischemic brain. None of the compounds tested prevented the SD-induced cortical disinhibition. However, the SD-associated negative shift in the extracellular DC potential was reduced by ketamine, a selective N-methyl-D-aspartic acid (NMDA-) receptor antagonist. Ketamine significantly (p < 0.01) re-duced the amplitude of the first SD peak and blocked the second SD peak. Ketamine also de-creased the SD duration at half maximal amplitude (p < 0.05). NBQX, a selective a-amino-3- hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid (AMPA) receptor antagonist did not affect the SD-accompanied cortical depolarization, whereas selective 5-hydroxytryptamine (5-HT)1A receptor agonists 8-OH-DPAT and BAY x 3702 shortened concentration-dependently the duration of the SD up to 50 %. Nevertheless, both 5-HT1A receptor agonists caused a strong disinhibition of neu-ronal function with a tendency towards paired-pulse facilitation as well. Thus, repetitive SD and SD-like events may induce neuronal hyperexcitability due to a selective suppression of intrinsic inhibitory GABAergic function. Under normoxic conditions, SD-induced disinhibition may be involved in the generation and maintenance of migraine or associated neurological disturbances. Under hypoxic-ischemic conditions, neuronal hyperexcitability may contribute to the gradual expansion of the ischemic core and the metabolic deterioration of the penumbral tissue after SD episodes. This underlines the deleterious effect of SD to the outcome of focal cerebral ischemia. Although the precise mecha-nisms of SD generation and propagation remains far from established, the present pharmacologi-cal profile of KCl-induced SD in vitro links the induction and propagation of SD in rat neocorti-cal slices mainly to a local increase of [K + ] e and a subsequent activation of NMDA- receptors. This corroborates the neuroprotective effect of a NMDA- receptor blockade observed in various in vitro and in vivo models. However, as it has been demonstrated in clinical trials, NMDA- re-ceptor antagonists in use today cause psychomimetic and cardiovascular side effects in humans and are therefore currently of low clinical benefit. The activation of 5-HT1A receptors by selective agonists represents a new pharmacological strategy in the treatment of acute ischemic stroke, since shortened SD waves may represent a less energy-consuming process under conditions of limited energy supply and are probably associated with an efflux of excitatory neurotransmitters to a lesser extent. The potential clinical benefit of 5-HT 1A receptor agonists remains to be investi-gated in clinical trials, since systemic administration of these compounds after the onset of acute focal cerebral ischemia might interfere with normal functions of glutamatergic neurotransmission in the intact, non-ischemic brain.

Das Ziel: der Arbeit war die Überprüfung der Aussagekraft der MRA in time-of-flight-technique der Arteria caroits bei 1,0 Tesla im Vergleich zur intaarteriellen DSA und der Wertigkeit in der Einsatzfähigkeit in der klinischen Routine bei der Diagnostik von Carotisstenosen. 101 Patienten wurden zur Abklärung einer Stenose der Arteria carotis vergleichend mittels TOF-MRA und i.a. DSA der Arteriae carotis untersucht. Morphologische Veränderungen wurden für sämliche Gefässe erfasst, wobei die Stenosen der Arteriae carotis entsprechend den NASCET-Kriterien graduiert wurden (geringgrade, mittelgradige,hochgradige Stenose oder Verschluss).Die Ergebnisse wurden mit folgenden drei verschiedenen statistischen Tests ausgewertet: Kappa Test, gewichteter Kappa Test und Intraklassenkorrelationskoeffizient. Von den 84 in die Auswertung eingebezogenen Gefässen wurden 66 Stenosen in der DSA als geringgradig klassifiziert. In dieser Kategorie wurden 60 dieser Stenosen von der MRA korrekt als geringgradig klassifiziert. In der DSA wurden 60 Stenosen der Arteria carotis als mittelgradig klassifiziert. 29 dieser Stenosen wurden von der MRA korrekt als mittelgradig eingeschätzt. 21 Stenosen wurden von der DSA als hochgradig klassifiziert. 20 dieser Stenosen wurden von der MRA korrekt als hochgradige Stenosen eingeschätzt. Die 16 kompletten Gefäsverschlüsse wurden alle von der MRA detektiert. Der Kappa Test ergab eine starke Korrelation der Ergebnisse. Insgesamt zeigte sich eine gute Überstimmung zwischen MRA und DSA. Aber gerade im Bereich der mittelgradigen Stenosen neigte die MRA dazu den Stenosegrad zu überschätzen. Das Ziel der Gefässdiagnostik ist eine präzise und reproduzierbare Bestimmung des Stenosegrades. Die Magnetresonanzangiographie kann als eine akkurate und zuverlässige Methode zur Bestimmung von Carotisstenosen angesehen werden / The purpose was to evaluate the efficiacy of the time-of-flight MRA of the carotid artery with a 1.0 Tesla system in comparison to intraarterial digital subtraction angiography for the assessment of carotid artery disease. 101 patients with suspected stenosis of the carotid artery were examined with a 1.0 Tesla scanner in time-of-flight-technique and with the selective i.a. DSA in parallel. Morphological pathologies were registered for all arteries, stenosis of the internal carotid artery of both examinations were blindly graded by applying the NASCET criteria (mild, moderately, severely or occluded). Three different assessment methods were conducted for the MRA data. Kappa, weighted kappa, intraclass correlation were calculated for MRA results compared to DSA. Of the 84 common carotid bifurcation, 66 were classified as mild stenosis by DSA. In this category, MRA correctly identified 60 of these as mild stenosis. Among 60 common carotid artery bifurcation graded as moderate by DSA, 29 were correctly graded as moderate by MRA. Among 21 common carotid artery bifurcation graded as severe by DSA, 20 of these were correctly graded by the MRA. There were 16 complete occlusions which were all correctly graded by MRA. A good kappa value was calculated for the data. In general the MRA were considered to find a good agreement with the DSA, but tended to overestimate stenosis, especially in the range of moderate stenosis. The aim of diagnosis is exact grading of carotid stenosis. MRA with its high agreement with DSA can be regarded as an accurate screening method of the common carotid bifurcation.

Ziel der Arbeit war es beim Menschen die Pathophysiologie neuronaler Funktion bei zerebraler Ischämie näher zu charakterisieren sowie Kenntnisse über Umorganisationsprozesse des motorischen Systems nach einem Schlaganfall zu gewinnen. Als Untersuchungsinstrument wurde die transkranielle Magnetstimulation (TMS) eingesetzt, die basierend auf der Analyse exzitatorischer und inhibitorischer Reizeffekte (kortikospinal vermittelte exzitatorische Reizantworten, postexzitatorische Inhibition, transkallosale Inhibition, intrakortikale Inhibition und Fazilitierung) einen nicht-invasiven Zugang zur Funktion kortikaler Neurone und ihrer Efferenzen ermöglicht. An Patienten mit einer Okklusion der A. carotis interna wurden die Auswirkungen einer Ischämie auf die neuronale Funktion des motorischen Kortex untersucht. Es konnte erstmals in vivo nachgewiesen werden, dass eine zerebrale Perfusionsminderung eine selektive Funktionsstörung kortikaler inhibitorischer Interneurone in der betroffenen Hemisphäre und eine Beeinträchtigung interhemisphärischer Hemmmechanismen induziert. An Patienten mit unterschiedlich lokalisierten ischämischen Läsionen wurde der Einfluss des interhemisphärischen Informationstransfers auf Reorganisationsprozesse in der kontralateralen Hemisphäre untersucht. Es zeigte sich, dass bei Schlaganfallpatienten die kortikale Erregbarkeit der nicht-geschädigten Hemisphäre durch eine über das Corpus callosum vermittelte Inhibition signifikant moduliert wird. In zukünftigen Studien ist zu klären, inwieweit sich die Veränderungen der kortikalen Erregbarkeit positiv auf die Funktionsrestitution auswirken und dies durch den Einsatz rehabilitativer Verfahren unterstützt werden kann. / The study was performed to investigate the pathophysiology of motoneuronal function in cerebral ischemia tand mechanisms of motor cortex reoganisation following stroke. The function of cortical neurons was assessed using transcranial magnetic stimulation of the motor cortex and by analysing the excitatory and inhibitory stimulation effects (corticospinally mediated excitatory response, postexcitatory inhibition, transcallosal inhibition, intracortical inhibition and facilitation). In patients with carotid occlusive disease we investigated the influence of hemispheric ischemia on motor cortex function. Patients with differently localised monohemispheric lesions served as a clinical model to investigate the impact of interhemispheric interaction on motor cortex reorganisation in the non-lesioned hemisphere. The present study is the first to demonstrate that hemispheric ischemia preferentially induces an impairment of trancallosally mediated interhemispheric inhibition and intracortical inhibitory processes. It could be further shown that in acute stroke interhemispheric interaction via callosal fibres significantly influences cortex excitability in the nonlesioned hemisphere e.g. loss of transcallosal inhibition induces hyperexcitability of the contralateral undamaged motor cortex. In the future it has to be elucidated what role excitability changes play for functional recovery and rehabilitation in stroke.

Neuroprotektion und Verbesserung der zerebralen Durchblutung stellen die beiden zentralen therapeutischen Ansätze für den ischämischen Schlaganfall dar. In dieser Arbeit stellen wir ein neues experimentelles Konzept vor, welches das neuronale und endotheliale Zytoskelett als therapeutisches Target zur Schlaganfallbehandlung identifiziert. Ungebremster intrazellulärer Kalziumeinstrom durch aktivierte N-methyl-D-aspartat (NMDA)-Rezeptoren und spannungsabhängige Ca++-(VDCC)-Kanäle ist ein entscheidender Trigger für den Zelltod nach Schlaganfall. Die Aktivität dieser Kanäle wiederum wird dynamisch durch Veränderungen des Aktin-Zytoskeletts modifiziert, welches u.a. durch das aktindegradierende Protein Gelsolin vermittelt wird. Neurone, denen Gelsolin fehlt (Gelsolin-Null), zeigen einen vermehrten Zelltod und erhöhten Ca++-Einstrom nach Sauerstoff/Glukose Deprivation und weiterhin erhöhte zytosolische Ca++-Spiegel in den Nervenendigungen nach Depolarisation in vitro. Nach transienter zerebraler Ischämie wiesen Gelsolin-Null Mäuse deutlich größere Infarkte im Vergleich zu den Kontrollen auf. Eine akute Behandlung mit Cytochalasin D, einem Pilztoxin, das spezifisch Aktinfilamente depolymerisiert, reduzierte das Schlaganfallvolumen in Gelsolin-Null und Wildtypmäusen auf das gleiche Volumen. Gelsolinaktivierung und Aktindepolymerisierung schützen somit vor Exzitotoxizität und Zelltod nach zerebraler Ischämie. Ein entscheidender Regulator des zerebralen Blutflusses ist die endotheliale NO Synthase (eNOS). Mäuse, denen dieses Enzym fehlt (eNOS-Null Mäuse), entwickeln grössere Infarkte nach fokaler zerebraler Ischämie. In unserer Arbeit zeigen wir, daß das G-Protein Rho Veränderungen im Zytosklett von Endothelzellen bewirkt, die zur eNOS Herunterregulierung führen. Die Behandlung von Mäusen mit Rho Inhibitoren, wie Statinen (HMG-CoA Reduktasehemmern), C3 Transferase von C. botulinum, oder aber mit dem (oben genannten) aktindepolymerisierenden Toxin Cytochalasin D führten zu einer höheren eNOS Aktivität, vermehrtem zerebralem Blutfluß und kleineren Infarkten nach zerebraler Ischämie. Diese neuroprotektiven Effekte konnten nicht in eNOS-Null Mäusen erzielt werden, was dieses Enzym als den entscheidenden Effektor dieses prophylaktischen Ansatzes identifiziert. Zusammenfassend stellen sowohl das neuronale Zytoskelett (durch Schutz vor Ca++-Influx) als auch das endotheliale Zytoskelett (über einen eNOS-abhängigen Mechanimus) ein neurartiges Target zur Schlaganfalltherapie dar. Diese ermöglichen neuartige Behandlungsstrategien sowohl in der Akutphase als auch zur Prophylaxe. Insbesondere die Tatsache, daß mit den Statinen bereits zugelassene spezifische Therapeutika zur Verfügung stehen, unterstreicht die unmittelbare klinische Relevanz der Untersuchungen. / Neuroprotection and reperfusion are the basic therapeutic concepts for the treatment of ischemic stroke. Here, we present a novel strategy which identifies both the neuronal and endothelial cytoskeleton as potential therapeutic targets. Increased Ca++ influx through activated NMDA receptors and voltage-dependent Ca++ channels (VDCC) is a major determinant of cell injury after brain ischemia. The activity of these channels is modulated by dynamic changes in the actin cytoskeleton, which may occur in part through the actions of the actin filament-severing protein gelsolin. We show that gelsolin null neurons have enhanced cell death and rapid, sustained elevation of Ca++ levels after glucose/oxygen deprivation as well as augmented cytosolic Ca++ levels in nerve terminals after depolarization in vitro. Moreover, major increases in infarct size are seen in gelsolin null mice after reversible middle cerebral artery occlusion compared to controls. In addition, treatment with cytochalasin D, a fungal toxin that depolymerizes actin filaments, reduced the infarct size of both gelsolin null and control mice to the same final volume. Hence, enhancement or mimickry of gelsolin activity may be neuroprotective during stroke. Cerebral blood flow is regulated by endothelium-derived nitric oxide (NO), and endothelial NO synthase-deficient (eNOS-/- "knockout") mice develop larger cerebral infarcts following middle cerebral artery (MCA) occlusion. We report that the small G-protein rho mediates disruption of the endothelial actin cytoskeleton that leads to upregulation of eNOS. Mice treated with Rho inhibitors like statins (HMG-CoA reductase inhibitors), C3 transferase from C. botulinum, or with the actin cytoskeleton disruptor cytochalasin have higher eNOS expression and activity, increased cerebral blood flow and smaller ischemic lesions following MCA occlusion. No neuroprotection was observed with these agents in eNOS-/- mice. These findings suggest that therapies which target the endothelial actin cytoskeleton may have beneficial effects in ischemic stroke. Both the neuronal and the endothelial actin cytoskeleton were identified as novel therapeutic targets following cerebral ischemia stroke. This may have implications for the treatment and prophylaxis of ischemic stroke in man.

Die Pathogenese der verzögerten ischämischen Defizite (VIND) nach Subarachnoidalblutung wird mit Produkten der Hämolyse in Zusammenhang gebracht. Topische Hirnsuperfusion mit einer artifiziellen cerebrospinalen Flüssigkeit (ACSF), die L-NA, einen NOS-Inhibitor, in Kombination mit einer erhöhten Kaliumkonzentration erhielt, hat bei der Ratte zu Ischämien geführt. Dieses Phänomen wurde als Cortical spreading ischemia (CSI) bezeichnet. Dabei scheint es während der neuronalen Depolarisation zu einer gestörten Kopplung zwischen cerebralem Metabolismus und Blutfluß zu kommen, die zu einer Vasokonstriktion und schließlich zur Ischämie führt. Die vorliegenden Arbeit beschäfftigte sich zum einen mit der Frage, ob Hämoglobin und hoch Kalium (35 mmol/l) auch zu CSIs führt,und ob es in Folge der CSIs zu cerebralen Parenchymschäden kommt. Methode: 24 Tieren wurde eine ACSF in den künstlich geschaffenen Subarachnoidalraum perfundiert. Diese ACSF enthielt eine erhöhte Kaliumkonzentration (K+ ) von 35 mmol/l und 2 mmol/l freies Hämoglobin (Hb). Unter dieser Versuchsanordnung kam es, als Antwort auf die neuronale Depolarisation, zu einem langandauernden massiven Abfall des rCBF in ischämische Bereiche, der sogenannten cortical spreading ischaemia (CSI). Zum Nachweis eines möglichen cerebralen Parenchymschadens durch die CSI wurden die Gehirne von 11 Versuchstieren histologisch untersucht. Von den 11 histologisch sowie immunhistochemisch gefärbten Hirnpräparaten wiesen 9 Hirne eine ausgeprägte cortikale Zellnekrose auf. Bei den Kontrolltieren, denen entweder nur die erhöhte K+ oder Hämoglobin in der ACSF superfundiert wurde, kam es nicht zum Auftreten von CSIs. und Anzeichen von nekrotischem Zelluntergang waren nicht zu sehen. Schlussfolge: Subarachnoidales Hb kombiniert mit hoch K+ fürt zur cortical spreading ischemia und in weiterer Folge zu ausgedehnten corticalen Infarkten. / The pathogenesis of delayed ischemic neurological deficits after subarachnoid hemorrhage has been related to products of hemolysis. Topical brain superfusion of artificial cerebrospinal fluid (ACSF) containing L-NA a NOS-inhibitor and high concentration of K+ has shown to induce ischemia in rats. Superimposed on a slow vasospastic reaction, the ischemic events represent spreading depolarisation of the neuronal-glial network that trigger acute vasoconstriction. The purpose of the present study was to investigate whether such spreading ischemias in the cortex could be caused also by the hemolysis products hemoglobin and K+ and whether such spreading cortical ischemias lead to brain damage. Methods: A cranial window was implanted in 24 rats. Cerebral blood flow (CBF) was measured using laser Doppler flowmetry, and direct current(DC)potentials were recorded. The ACSF was superfused topically over the brain. Rats were assigned to three groups representing ACSF composition. Analysis included classical histochemical and immunhistochemical studies. Superfusion of ACSF containing Hb combined with high concentration of K+ (35 mmol/L) reduced CBF gradually. Spreading ischemia in the cortex appeared when CBF reached 40 to 70% compared to baseline (which was 100%). This cortical spreading ischemia was characterized by sharp negative shift in DC, which preceded a steep CBF decrease that was followed by a slow recovery. In 9 of the surviving animals widespread cortical infarction was observed at the site of the cranial window and neighbouring areas in contrast to the findings in the two control groups. Conclusion: Subarachnoid Hb combined with high K+ causes cortical spreading ischemia and leads to widespread necrosis of the cortex.

In der vorliegenden Arbeit werden am Beispiel visuell evozierter Flussgeschwindigkeitsänderungen die Anpassung der zerebralen Hämodynamik an Änderungen der Gehirnaktivität untersucht. Dazu wurde das nichtinvasive Verfahren der transkraniellen Dopplersonographie angewendet. Ziele der Arbeit waren das Erstellen von Normwerten der Latenzen und Amplituden visuell evozierter Geschwindigkeitsänderungen an einer Gruppe von Normalprobanden sowie die Prüfung der Sensitivität der zeitlichen Auflösung dieses Verfahrens. Die Untersuchungen wurden an einer Gruppe von 20 Normalprobanden und an einer Gruppe von 16 Patienten, welche eine Leitungsverzögerung im vorderen Sehbahnbereich (nachgewiesen mit den Visuell Evozierten Potentialen anhand der P100) zeigten, vorgenommen. Die Lichtstimulation erfolgte mit einer LED-Blitzbrille und einer Stimulationszeit von jeweils 10 s "on" und "off" mit einer Frequenz von 15 Hz bei konstanter Lichtintensität. In der Kontrollgruppe ermittelten wir einen reaktiven Geschwindigkeitsanstieg von 16 %. Der Anstieg der Flussgeschwindigkeit erfolgte nach 1,4 s bzw. nach 1 s bei Flussantworten, die gleich mit einem Anstieg der Geschwindigkeit begannen. Das initiale Maximum wurde nach 5,6 s erreicht, 2,9 s nach Stimulationsende begann die Geschwindigkeit wieder abzufallen. Außer bei den Latenzwerten bis zum Anstieg ohne vorherigen Abfall der Flussgeschwindigkeit gab es keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden untersuchten Gruppen. Die von uns ermittelten Werte lagen in den Größenordnungen der Ergebnisse anderer Studien mit ähnlichem Versuchsaufbau. Auch die unterschiedlichen Verläufe der Flussantworten wurden bis auf das "initiale undershoot" auch von anderen Autoren beschrieben. Als Erklärung dafür diskutierten wir Aktivierungen anderer Hirnareale und eine Umverteilung des Blutflusses dorthin zu Beginn. Die zeitliche Auflösung der Dopplersonographie ist gut geeignet zeitliche Abläufe der zerebralen Hämodynamik zu untersuchen. Sie ist aber nicht sensitiv genug Leitungsverzögerungen im vorderen Sehbahnbereich zu erfassen. Die Möglichkeiten der Anwendung in der klinischen Routine liegen daher in der Untersuchung von Störungen der neurovaskulären Kopplung. / In this paper we present an investigation about the adaption of the cerebral hemodynamic to changing of the brain activation at the example of visual evoked blood flow response. Therefore we used the transcranial Doppler sonography as a noninvasive method. The aim of the work was to determine normal values of the latencies and amplitudes of visual evoked flow changing and to investigate the sensitivity of the temporal resolution of this method. We examined a group of 20 healthy volunteers and a group of 16 volunteers who had a conduction disturbance in the anterior part of the visual pathway (shown with a prolongation of the latency P100 in the visual evoked potentials). The light stimulation was performed with a LED-goggle and a stimulation time each of 10 s "on" and "off" with a frequency of 15 Hz and constant light intensity. We found a reactive increase of the flow velocity of 16% in the control group. The increase begun after a latency of 1,4 s and 1s respectively in this cases who had an increase of flow velocity at the beginning of the flow response. The initial maximum was reached after 5,6 s. Flow velocity begun to decrease 2,9 s after end of light stimulation. There were no significant differences between both groups except for the latencies with increase of flow velocity at the beginning but without initial decrease. Our values were comparable to the values of other studies with similar experimental conditions. Similar patterns of the flow response were described except of the phenomen of the "initial undershoot". We discussed activation of other areas of the brain and a distribution of blood flow there as an explanation. The time resolution of the functional Doppler sonography is suitable to investigate the time course of the cerebral hemodynamic. But it is not sensitive enough to get conduction disturbances in the anterior part of the visual pathway. The method might be used to investigate disturbances in the neurovascular coupling.

Ischämietoleranz bezeichnet das Phänomen, dass ein kurzer ischämischer, metabolischer oder physikalischer Stimulus das Gehirn paradoxerweise "resistent" macht gegenüber einer darauffolgenden, längerdauernden Ischämie. In einer retrospektiven Studie versuchten wir die Hypothese zu untermauern, dass transiente ischämische Attacken (als kurzdauernde ischämische Stimuli) vor einem Infarkt (prodromale TIAs) protektiv sind gegen eine nachfolgende zerebrale Ischämie. Es zeigte sich dabei, dass Patienten mit prodromalen TIAs ein geringeres Defizit und einen günstigeren Verlauf zeigten und im CT seltener Infarktfrühzeichen hatten. Somit könnten transiente ischämische Attacken, vor einem Schlaganfall, analog zu der Situation am Herzen und wie in zahlreichen in vivo Modellen gezeigt, ein klinisches Korrelat zur hypoxischen Präkonditionierung darstellen. Im experimentellen Teil der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass sich hypoxische Präkonditionierung in vitro in neuronalen Kulturen modellieren lässt. Eine kurzzeitige Sauerstoff-Glucose-Deprivation (OGD) 1-3 Tage vor einer längeren OGD führt zu einem signifikanten Schutz von Neuronen, bis zu 90%. Hypoxietoleranz kann auch durch andere metabolische Stimuli, wie Inhibition von Atmungskettenenzymen durch 3-NPA im gleichen Zeitrahmen simuliert werden. Eine genaue Kenntnis der endogenen Neuroprotektion durch Ischämietoleranz könnte in Zukunft helfen, den Schaden durch ischämische Infarkte und ischämische Enzephalopathien zu minimieren. / Ischemic tolerance is a phenomenon where a brief episode of ischemia renders the brain resistant against a subsequent, longerlasting ischemic event. In a retrospective study we tested the hypothesis that transient ischemic attacks (as brief ischemic stimuli) before cerebral ischemia (prodromal TIA's) may have a protective effect. Here we show that patients with prodromal TIA's have less severe neurologic impairment, a better clinical course and have less early infarct signs. Therefore we siggest that TIA's, before stroke could represent a clinical correlate to hypoxic preconditioning, as shown in the heart. Experimentally we were able to model hypoxic preconditioning in vitro using neuronal cultures. Brief oxygen-glucose deprivation (OGD) 1-3 days before longer lasting OGD protects neurons, up to 90%. Hypoxic tolerance was also simulated by metabolic stimuli like inhibition of the respiratory chain by 3-NPA. Increasing knowledge of this endogenous neuroprotection by ischemic tolerance might help to minimize neuronal damage following ischemic strokes and hypoxic encephalopathy.