Zur langfristigen Markierung von hämatogenen Zellen wurde Knochenmark mit dem Gen für das grüne fluoreszierende Protein (GFP) transduziert und in bestrahlte Empfängermäuse transplantiert. Die GFP-Expression im peripheren Blut dieser Tiere war über den untersuchten Zeitraum von vier Monaten stabil. Die Hirne der Empfängertiere wurden zu den Zeitpunkten zwei, vier, acht und fünfzehn Wochen nach Knochenmarktransplantation auf die Präsenz von GFP-exprimierenden Zellen untersucht. Es fand sich eine im Zeitverlauf zunehmende Einwanderung und Differenzierung von GFP-exprimierenden hämatogenen Zellen zu ramifizierten Mikrogliazellen in der grauen und weißen Substanz. Nach vier Monaten stammten bis zu ein Viertel aller regionalen Mikrogliazellen aus dem transplantierten Knochenmark. Nach fokaler cerebraler Ischämie wanderten deutlich mehr GFP-positive Zellen aus dem Blut in das ischämische Areal ein und differenzierten zu ramifizierten Mikrogliazellen. Diese Ergebnisse implizieren einen Weg für den Transfer des humanen Immunodefizienzvirus in das Zentralnervensystem und offerieren einen nichtinvasiven Weg, genetisch manipulierte Zellen in das adulte Hirnparenchym einzuschleusen. / In order to stably label hematogenous cells, bone marrow was transduced with the gene for the green fluorescent protein (GFP) and transplanted into irradiated recipient mice. The GFP- expression in peripheral blood cells of these animals was stable within the examined time frame of four months. Brains of recipient animals were examined for the presence of GFP- expressing cells at two, four, eight and fifteen weeks after bone marrow transplantation. An increasing migration and differentiation of hematogenous GFP-expressing cells into ramified parenchymal microglia within the white and grey matter was found. After four months, up to quarter of regional microglia were bone-marrow derived. Following focal cerebral ischemia, an increased influx of GFP-positive blood-borne cells differentiating into ramified microglia was observed. These results imply a route for the human immunodeficiency virus into the central nervous system, and they offer a noninvasive approach for the transfer of genetically manipulated cells into the adult brain parenchyma.

Die Kopplung zwischen neuronaler Aktivität und cerebralem Blutfluss ist ein fundamentaler Prozess, der alle cerebralen Funktionen begleitet. Das Thema meiner Habilitation ist die Entdeckung einer neuen Ischämievariante, bei der neuronale Aktivierung eine cerebrale Ischämie auslöst, indem sich die Kopplung zwischen neuronaler Aktivierung und cerebralem Blutfluss umkehrt. Diese Umkehrung wird durch Produkte roter Blutkörperchen im Subarachnoidalraum hervorgerufen. Die eigentümlichste Eigenschaft dieser Ischämievariante ist ihre Wanderung im cerebralen Cortex gemeinsam mit der Welle neuronaler Aktivierung. Deshalb habe ich das Phänomen cortical spreading ischaemia genannt. Das vorgestellte tierexperimentelle Modell könnte für die verzögerten ischämischen neurologischen Defizite nach Subarachnoidalblutung Implikationen besitzen. Die Verbindung mit diesem klinischen Syndrom basiert auf: (a) der Induktion der cortical spreading ischaemia durch Produkte roter Blutkörperchen im Subarachnoidalraum, (b) der Übereinstimmung im Läsionsmuster mit corticalen ischämischen Infarkten, und (c) den therapeutischen Effekten von Nimodipin und mässiger hypervolämischer Hämodilution im klinischen Syndrom und im Tiermodell. Mit Hilfe dieses Modells ist es zum ersten Mal gelungen, experimentell die Hypothese zu bestätigen, dass Produkte roter Blutkörperchen eine cerebrale Ischämie induzieren können. Ich hoffe, dass das Modell dazu beitragen wird, neue Strategien bei der Behandlung von Patienten mit Subarachnoidalblutung zu entwickeln. / The coupling between neuronal activity and cerebral blood flow is a fundamental process, which underpins all cerebral functions. The topic of my Habilitation is the discovery of a new variant of ischaemia in which neuronal activation triggers a cerebral ischaemic event through the inversion of the coupling between neuronal activation and cerebral blood flow. This inversion occurs when red blood cell products are present in the subarachnoid space. The most distinct feature of this variant of ischaemia is its propagation in the cerebral cortex together with the wave of neuronal activation. Therefore, I named the phenomenon cortical spreading ischaemia . The presented animal model may have implications for the delayed ischaemic neurological deficits after subarachnoid haemorrhage. The link with this clinical syndrome has been based: (a) on the induction of cortical spreading ischaemia by red blood cell products in the subarachnoid space, (b) the correspondence between the characteristic patterns of the cortical ischaemic lesions, and (c) the therapeutic effects of nimodipine and moderate hypervolaemic haemodilution in clinical syndrome and animal model. With the aid of this model, it was possible to experimentally confirm the hypothesis that red blood cell products can induce cerebral ischaemia. I hope that the model will contribute to develop new strategies for the treatment of patients with subarachnoid haemorrhage.