1 Abstract Title: Consequences of experimentally induced perinatal cerebral ischemic lesion. Aim: This thesis aims to present the issues and analyze current knowledge in the field of perinatal brain damage, particularly perinatal cerebral ischemic lesions as the most common brain infarction in children. Basic characteristics of the disease, syndromology, pathophysiological mechanisms and risk factors are emphasized. Following the theoretical background the thesis analyzes current trends as well as the limitations of the diagnostics and therapy. The aim is to highlight the need for early diagnosis and emphasize the potential of preventive treatment strategies. The practical part follows the theoretical background and expands the topic on the analysis of motor and behavioral consequences of experimentally induced perinatal ischemic stroke. Method: Cerebral focal ischemia was induced experimentally by photothrombotic method to seven days old rats. Rose Bengal intravenously followed by continual illumination of the senzorimotor cortex using a green laser beam for 10 minutes was induced platelet aggregation and subsequent thrombosis. Eight animals at age of two months were evaluated for 7 days via observational cages PhenoTyper. Results: The theoretical part collected and processed theoretical data on the...

INTRODUÇÃO: A isquemia cerebral é uma doença de alta prevalência, com desfecho clínico imprevisível, e com profilaxia e tratamento ainda limitados. Na atividade neurocirúrgica, as duas situações em que a isquemia cerebral ocorre com maior freqüência são o vasoespasmo arterial, que ocorre após hemorragia subaracnóidea, e nas microneurocirurgias vasculares, especialmente naquelas em que são realizadas clipagens vasculares temporárias. Dentre todas as formas de neuroproteção a hipotermia tem se mostrado a mais promissora em estudos experimentais. Pode ser aplicada em diferentes momentos do processo isquêmico (pré, intra ou pós-isquemia), sendo a modalidade pré-isquêmica pouco explorada na literatura. O objetivo deste estudo foi avaliar comparativamente o efeito da hipotermia pré, intra e pós-isquêmica na isquemia focal temporária por oclusão da artéria cerebral média em ratos, através de análise morfométrica computacional. MATERIAL E MÉTODOS: Foram utilizados 74 ratos machos adultos da linhagem Wistar, divididos em 6 grupos, com 10 animais cada: Controle (C), Sham (S), Controle-Isquêmico (CI), Hipotermia Pré-Isquêmica (IH1), Hipotermia Intra-Isquêmica (IH2), Hipotermia Pós-Isquêmica (IH3). Todos os animais dos grupos isquêmicos foram submetidos à isquemia de 60 minutos, com um período reperfusional de 24 horas. A hipotermia utilizada foi do tipo leve (32 - 34 ºC). No grupo IH1 a hipotermia foi iniciada 30 min antes da oclusão arterial e mantida durante toda a isquemia; no grupo IH2 a hipotermia foi mantida somente durante a isquemia; no grupo IH3 a hipotermia foi mantida por 6 horas, sendo iniciada no exato momento da reperfusão. Após a eutanásia os cérebros foram perfundidos e fixados, sendo realizadas secções coronais de 10 micrômetros, em toda a extensão da área isquêmica, as quais foram coradas pela técnica Luxol Fast Blue. A morfometria foi realizada pelo programa KS400, Carl Zeiss, obtendo-se medidas diretas separadas de cada hemisfério, das áreas em azul (fibras mielinizadas) e em vermelho (corpos neuronais), bem como a área total de cada secção. Medidas derivadas (área isquêmica média, e volumes isquêmicos parcial e aproximado) de cada animal, foram obtidas nos grupos submetidos à isquemia. RESULTADOS: Os parâmetros da homeostase dos animais permaneceram dentro dos limites aceitáveis para este tipo de experimento. Em relação às áreas de fibras mielinizadas (azul) não houve diferença significativa entre os grupos C vs. S (p=0,39, Mann-Whitney-Wilcoxon), CI vs. IH3 (p=0,85, Mann-Whitney-Wilcoxon), e IH1 vs. IH2 (p=0,63, Mann-Whitney-Wilcoxon); ocorreu diferença estatística entre os grupos C vs. CI (p=0,0001, Mann-Whitney-Wilcoxon), CI vs. IH1 (p=0,01, Mann-Whitney-Wilcoxon), e CI vs. IH2 (p=0,03, Mann-Whitney-Wilcoxon). Em relação às áreas de corpos neuronais (vermelho), não houve diferença significativa entre os grupos C vs. S (p=0,48, Mann-Whitney-Wilcoxon), CI vs. IH3 (p=0,27, Mann-Whitney-Wilcoxon), e IH1 vs. IH2 (p=0,68, Mann-Whitney-Wilcoxon); ocorreu diferença estatística entre os grupos C vs. CI (p=0,0001, Mann-Whitney-Wilcoxon), CI vs. IH1 (p=0,009, Mann-Whitney-Wilcoxon), e CI vs. IH2 (p=0,03, Mann-Whitney-Wilcoxon). A análise estatística das áreas isquêmicas médias, e dos volumes isquêmicos parciais e aproximados não mostrou diferença significante na comparação entre os grupos CI vs. IH3 (p=0,57, Mann-Whitney-Wilcoxon), e IH1 vs. IH2 (p=0,79, Mann-Whitney-Wilcoxon); mostrou diferença significante entre os grupos CI vs. IH1 (p=0,0001, Mann-Whitney-Wilcoxon), e CI vs. IH2 (p=0,0011, Mann-Whitney-Wilcoxon). CONCLUSÕES: As hipotermias pré-isquêmica e intra-isquêmica mostraram-se neuroprotetoras de forma semelhante, o que não ocorreu com a hipotermia pós-isquêmica. / INTRODUCTION: Cerebral ischemia is a high prevalent disease, with unpredictable clinical outcome, and prophylaxis and treatment remains limited. In the neurosurgical practice cerebral ischemia occurs most frequently due arterial vasospasm after subarachnoid hemorrhage, and in vascular microneurosurgery, mainly when temporary vascular clipping is performed. Among all forms of experimental neuroprotection, hypothermia has been the most promising. It can be applied at different moments of ischemia (pre, intra or post-ischemia), and the pre-ischemic modality is little explored in literature. This study aimed to evaluate comparatively the effect of pre, intra and post-ischemic hypothermia in temporary focal ischemia obtained by middle cerebral artery occlusion in rats, by computational morphometric analysis. MATERIAL AND METHODS: We used 74 Wistar adult male rats divided into six groups of 10 animals each: Control (C), Sham (S), Ischemic-Control (IC), Pre-Ischemic Hypothermia (IH1), Intra-Ischemic Hypothermia (IH2), Post-Ischemic Hypothermia (IH3). All animals in the ischemic groups were subjected to ischemia for 60 minutes with a reperfusion period of 24 hours. It was used mild hypothermia (32 - 34 ºC). In IH1 group hypothermia was initiated 30 minutes before arterial occlusion and maintained throughout the ischemia, in IH2 group hypothermia was maintained only during ischemia, IH3 group hypothermia was maintained for 6 hours, starting at the beginning of the reperfusion. After euthanasia, the brains were perfused and fixed, and coronal sections of 10 microns were performed to the fullest extent of ischemic area, and these sections were stained by Luxol Fast Blue. The morphometry was performed by the KS400 software, Carl Zeiss, obtaining direct separated measurements in each hemisphere, of blue areas (myelinated fibers) and red areas (neuronal bodies) as well as the total area of each section. Derived measures (average ischemic area, and partial and approximated ischemic volumes) were also obtained from the ischemic groups. RESULTS: The animal homeostasis parameters remained within acceptable limits for this type of experiment. Regarding the myelinated areas (blue) there was no significant difference between groups C vs. S (p=0,39, Mann-Whitney-Wilcoxon), IC vs. IH3 (p=0,85, Mann-Whitney-Wilcoxon), and IH1 vs. IH2 (p=0,63, Mann-Whitney-Wilcoxon), and there was statistical difference between groups C vs. IC (p=0,0001, Mann-Whitney-Wilcoxon), IC vs. IH1 (p=0,01, Mann-Whitney-Wilcoxon), and IC vs. IH2 (p=0,03, Mann-Whitney-Wilcoxon). Regarding the neuronal bodies areas (red) there was no significant difference between groups C vs. S (p=0,48, Mann-Whitney-Wilcoxon), IC vs. IH3 (p=0,27, Mann-Whitney-Wilcoxon), and IH1 vs. IH2 (p=0,68, Mann-Whitney-Wilcoxon), and there was significant difference between C vs. IC groups (p=0,0001, Mann-Whitney-Wilcoxon), IC vs. IH1 (p=0,009, Mann-Whitney-Wilcoxon), and IC vs. IH2 (p=0,03, Mann-Whitney-Wilcoxon). Statistical analysis of average ischemic areas, and partial and approximated volumes of ischemic regions showed no significant difference between groups IC vs. IH3 (p=0,57, Mann-Whitney-Wilcoxon), and IH1 vs. IH2 (p=0,79, Mann-Whitney-Wilcoxon), and showed statistical difference between groups IC vs. iH1 (p = 0,0001, Mann-Whitney-Wilcoxon), and IC vs. IH2 (p = 0,0011, Mann-Whitney-Wilcoxon). CONCLUSIONS: Pre-ischemic and intra-ischemic hypothermia were shown to be similarly neuroprotective, but this was not true for post-ischemic hypothermia.

INTRODUÇÃO: A isquemia cerebral é uma doença de alta prevalência, com desfecho clínico imprevisível, e com profilaxia e tratamento ainda limitados. Na atividade neurocirúrgica, as duas situações em que a isquemia cerebral ocorre com maior freqüência são o vasoespasmo arterial, que ocorre após hemorragia subaracnóidea, e nas microneurocirurgias vasculares, especialmente naquelas em que são realizadas clipagens vasculares temporárias. Dentre todas as formas de neuroproteção a hipotermia tem se mostrado a mais promissora em estudos experimentais. Pode ser aplicada em diferentes momentos do processo isquêmico (pré, intra ou pós-isquemia), sendo a modalidade pré-isquêmica pouco explorada na literatura. O objetivo deste estudo foi avaliar comparativamente o efeito da hipotermia pré, intra e pós-isquêmica na isquemia focal temporária por oclusão da artéria cerebral média em ratos, através de análise morfométrica computacional. MATERIAL E MÉTODOS: Foram utilizados 74 ratos machos adultos da linhagem Wistar, divididos em 6 grupos, com 10 animais cada: Controle (C), Sham (S), Controle-Isquêmico (CI), Hipotermia Pré-Isquêmica (IH1), Hipotermia Intra-Isquêmica (IH2), Hipotermia Pós-Isquêmica (IH3). Todos os animais dos grupos isquêmicos foram submetidos à isquemia de 60 minutos, com um período reperfusional de 24 horas. A hipotermia utilizada foi do tipo leve (32 - 34 ºC). No grupo IH1 a hipotermia foi iniciada 30 min antes da oclusão arterial e mantida durante toda a isquemia; no grupo IH2 a hipotermia foi mantida somente durante a isquemia; no grupo IH3 a hipotermia foi mantida por 6 horas, sendo iniciada no exato momento da reperfusão. Após a eutanásia os cérebros foram perfundidos e fixados, sendo realizadas secções coronais de 10 micrômetros, em toda a extensão da área isquêmica, as quais foram coradas pela técnica Luxol Fast Blue. A morfometria foi realizada pelo programa KS400, Carl Zeiss, obtendo-se medidas diretas separadas de cada hemisfério, das áreas em azul (fibras mielinizadas) e em vermelho (corpos neuronais), bem como a área total de cada secção. Medidas derivadas (área isquêmica média, e volumes isquêmicos parcial e aproximado) de cada animal, foram obtidas nos grupos submetidos à isquemia. RESULTADOS: Os parâmetros da homeostase dos animais permaneceram dentro dos limites aceitáveis para este tipo de experimento. Em relação às áreas de fibras mielinizadas (azul) não houve diferença significativa entre os grupos C vs. S (p=0,39, Mann-Whitney-Wilcoxon), CI vs. IH3 (p=0,85, Mann-Whitney-Wilcoxon), e IH1 vs. IH2 (p=0,63, Mann-Whitney-Wilcoxon); ocorreu diferença estatística entre os grupos C vs. CI (p=0,0001, Mann-Whitney-Wilcoxon), CI vs. IH1 (p=0,01, Mann-Whitney-Wilcoxon), e CI vs. IH2 (p=0,03, Mann-Whitney-Wilcoxon). Em relação às áreas de corpos neuronais (vermelho), não houve diferença significativa entre os grupos C vs. S (p=0,48, Mann-Whitney-Wilcoxon), CI vs. IH3 (p=0,27, Mann-Whitney-Wilcoxon), e IH1 vs. IH2 (p=0,68, Mann-Whitney-Wilcoxon); ocorreu diferença estatística entre os grupos C vs. CI (p=0,0001, Mann-Whitney-Wilcoxon), CI vs. IH1 (p=0,009, Mann-Whitney-Wilcoxon), e CI vs. IH2 (p=0,03, Mann-Whitney-Wilcoxon). A análise estatística das áreas isquêmicas médias, e dos volumes isquêmicos parciais e aproximados não mostrou diferença significante na comparação entre os grupos CI vs. IH3 (p=0,57, Mann-Whitney-Wilcoxon), e IH1 vs. IH2 (p=0,79, Mann-Whitney-Wilcoxon); mostrou diferença significante entre os grupos CI vs. IH1 (p=0,0001, Mann-Whitney-Wilcoxon), e CI vs. IH2 (p=0,0011, Mann-Whitney-Wilcoxon). CONCLUSÕES: As hipotermias pré-isquêmica e intra-isquêmica mostraram-se neuroprotetoras de forma semelhante, o que não ocorreu com a hipotermia pós-isquêmica. / INTRODUCTION: Cerebral ischemia is a high prevalent disease, with unpredictable clinical outcome, and prophylaxis and treatment remains limited. In the neurosurgical practice cerebral ischemia occurs most frequently due arterial vasospasm after subarachnoid hemorrhage, and in vascular microneurosurgery, mainly when temporary vascular clipping is performed. Among all forms of experimental neuroprotection, hypothermia has been the most promising. It can be applied at different moments of ischemia (pre, intra or post-ischemia), and the pre-ischemic modality is little explored in literature. This study aimed to evaluate comparatively the effect of pre, intra and post-ischemic hypothermia in temporary focal ischemia obtained by middle cerebral artery occlusion in rats, by computational morphometric analysis. MATERIAL AND METHODS: We used 74 Wistar adult male rats divided into six groups of 10 animals each: Control (C), Sham (S), Ischemic-Control (IC), Pre-Ischemic Hypothermia (IH1), Intra-Ischemic Hypothermia (IH2), Post-Ischemic Hypothermia (IH3). All animals in the ischemic groups were subjected to ischemia for 60 minutes with a reperfusion period of 24 hours. It was used mild hypothermia (32 - 34 ºC). In IH1 group hypothermia was initiated 30 minutes before arterial occlusion and maintained throughout the ischemia, in IH2 group hypothermia was maintained only during ischemia, IH3 group hypothermia was maintained for 6 hours, starting at the beginning of the reperfusion. After euthanasia, the brains were perfused and fixed, and coronal sections of 10 microns were performed to the fullest extent of ischemic area, and these sections were stained by Luxol Fast Blue. The morphometry was performed by the KS400 software, Carl Zeiss, obtaining direct separated measurements in each hemisphere, of blue areas (myelinated fibers) and red areas (neuronal bodies) as well as the total area of each section. Derived measures (average ischemic area, and partial and approximated ischemic volumes) were also obtained from the ischemic groups. RESULTS: The animal homeostasis parameters remained within acceptable limits for this type of experiment. Regarding the myelinated areas (blue) there was no significant difference between groups C vs. S (p=0,39, Mann-Whitney-Wilcoxon), IC vs. IH3 (p=0,85, Mann-Whitney-Wilcoxon), and IH1 vs. IH2 (p=0,63, Mann-Whitney-Wilcoxon), and there was statistical difference between groups C vs. IC (p=0,0001, Mann-Whitney-Wilcoxon), IC vs. IH1 (p=0,01, Mann-Whitney-Wilcoxon), and IC vs. IH2 (p=0,03, Mann-Whitney-Wilcoxon). Regarding the neuronal bodies areas (red) there was no significant difference between groups C vs. S (p=0,48, Mann-Whitney-Wilcoxon), IC vs. IH3 (p=0,27, Mann-Whitney-Wilcoxon), and IH1 vs. IH2 (p=0,68, Mann-Whitney-Wilcoxon), and there was significant difference between C vs. IC groups (p=0,0001, Mann-Whitney-Wilcoxon), IC vs. IH1 (p=0,009, Mann-Whitney-Wilcoxon), and IC vs. IH2 (p=0,03, Mann-Whitney-Wilcoxon). Statistical analysis of average ischemic areas, and partial and approximated volumes of ischemic regions showed no significant difference between groups IC vs. IH3 (p=0,57, Mann-Whitney-Wilcoxon), and IH1 vs. IH2 (p=0,79, Mann-Whitney-Wilcoxon), and showed statistical difference between groups IC vs. iH1 (p = 0,0001, Mann-Whitney-Wilcoxon), and IC vs. IH2 (p = 0,0011, Mann-Whitney-Wilcoxon). CONCLUSIONS: Pre-ischemic and intra-ischemic hypothermia were shown to be similarly neuroprotective, but this was not true for post-ischemic hypothermia.

The surfactant protein-G (SP-G) has recently been discovered in the brain and linked to fluid balance regulations. Stroke is characterized by impaired vessel integrity, promoting water influx and edema formation. The neurovascular unit concept (NVU) has been generated to cover not only ischemic affections of neurons or vessels but also other regionally associated cells. This study provides the first spatio-temporal characterization of SP-G and NVU elements after experimental stroke. Immunofluorescence labeling was applied to explore SP-G, vascular and cellular markers in mice (4, 24, and 72 h of ischemia), rats (24 h of ischemia), and sheep (two weeks of ischemia). Extravasated albumin indicated vascular damage within ischemic areas. Quantifications revealed decreasing SP-G signals in the ischemia-affected neocortex and subcortex. Inverse immunosignals of SP-G and vascular elements existed throughout all models. Despite local associations between SP-G and the vasculature, a definite co-localization was not seen. Along with a decreased SP- G-immunoreactivity in ischemic areas, signals originating from neurons, glial elements, and the extracellular matrix exhibited morphological alterations or changed intensities. Collectively, this study revealed regional alterations of SP-G, vascular, and non-vascular NVU elements after ischemia, and may thus stimulate the discussion about the role of SP-G during stroke.

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.

No description available.

Glutamate is the main excitatory neurotransmitter in the mammalian brain and its transmission is responsible for higher brain functions, such as learning, memory and cognition. Glutamate action is mediated by a variety of glutamate receptors, though their properties were until now studied predominantly in neurons. Glutamate receptors are expressed also in NG2-glia, however their role under physiological conditions as well as in pathological states of the central nervous system is not fully understood. The aim of this work is to elucidate the presence, composition and function of these receptors in NG2-glia under physiological conditions and following focal cerebral ischemia. For this purpose we used transgenic mice, in which NG2-glia are labeled by a fluorescent protein for their precise identification. To analyze the expression pattern of glutamate receptors in NG2-glia we employed single-cell RT-qPCR. Furthermore, we used calcium imaging to characterize their functional properties.

Ziele der hier vorliegenden Arbeit waren eine immunhistochemische Analyse von GFAP (‚glial fibrillary acidic protein’) und GLUT-1 (Glukosetransporter-1) nach fokaler zerebraler Ischämie sowie deren mögliche Beeinflussung durch eine intravenöse Transplantation autologer mononukleärer Knochenmarkzellen (mKMZ) im Schafmodell. Eine differenzierte Analyse der Zielstrukturen in grauer und weißer Substanz (GS bzw. WS) sollte Aufschluss über eventuell unterschiedliche Reaktionsmuster liefern. Das Gehirnmaterial von zehn Tieren der bereits 2006/2007 stattgefundenen Studie, welche mit PET und MRT-Untersuchungen sowie der Durchführung von Verhaltenstests einherging, wurde retrospektiv im Rahmen der vorliegenden Arbeit untersucht. Je fünf gehörten zu einer Kontroll- bzw. Therapiegruppe (KG bzw. TG). Bei allen Versuchstieren wurde durch die permanente Okklusion der linken mittleren Zerebralarterie (pMCAO) eine fokale zerebrale Ischämie im Bereich des Neokortex hervorgerufen. Die Tiere der Therapiegruppe erhielten 24 Stunden nach dem Eingriff eine Transplantation autologer mKMZ (4x106/kg KGew). Nach sieben Wochen wurden die Versuchstiere getötet, ihre Schädel perfundiert und ihre Gehirne fixiert. Eine Lamelle der Gehirne wurde für die anschließende histologische Untersuchung in 30% Saccharose konserviert. Nach der Etablierung der Antikörper GFAP und GLUT-1 wurden vier Regionen der Gehirn-lamellen immunhistochemisch markiert und abschließend qualitativ und quantitativ analysiert. Die Regionen I (infarktnah) und III (infarktfern) lagen in der ipsilateralen Hemisphäre, die Regionen II (korrespondierend zu Region I) und IV (korrespondierend zu Region III) in der kontralateralen Hemisphäre. Durch den höheren Substanzverlust an Gehirnmasse in der ipsi-lateralen Hemisphäre der KG, wurden in dieser Tiergruppe die Regionen III und IV nicht ausgewertet. Vor der Analyse sind die physiologischen Markierungsmuster der vier Regionen in grauer und weißer Substanz an zwei gesunden Tieren (Prozesskontrolle) aufgezeigt worden. Durch die elektronenmikroskopische Untersuchung von Präparaten und anhand von GFAP/GLUT-1 doppelmarkierten Präparaten konnte festgestellt werden, dass die Astrozytenendfüßchen durch den hier verwendeten GLUT-1 Antikörper nicht markiert wur-den, sondern dass alleinig die gefäßständige, 55 kDa schwere Isoform detektiert worden ist. Die fokale zerebrale Ischämie führte in beiden Gruppen zu einer hochgradigen reaktiven Astrogliose mit Ausprägung einer Glianarbe in Region I. Protoplasmatische Astrozyten der grauen und fibrilläre Astrozyten der weißen Substanz zeigten hypertrophe Veränderungen. Die reaktive Astrogliose von Region I spiegelte sich in einer erhöhten GFAP-Dichte wider (p<0,05 in der Therapiegruppe). Region III hatte die gleiche GFAP-Dichte wie die Regionen II und IV. Der direkte Vergleich zwischen den Regionen I der beiden Gruppen zeigte Veränderungen der GFAP-Dichte durch die Zelltherapie auf: In der GS der Therapiegruppe lag eine geringere GFAP-Dichte vor, in der WS eine höhere (≠ p<0,05; GS und WS). Die Ergebnisse der GLUT-1-Analyse sind denen der GFAP-Analyse sehr ähnlich. Durch den Schlaganfall ist es zu einer erhöhten GLUT-1-Expression in GS und WS (p<0,05 WS) von Region I der Kontrollgruppe gekommen. Auch in Region I der Therapiegruppe konnten er-höhte GLUT-1-Dichten in GS und WS (p<0,05 WS) detektiert werden, zusätzlich dazu lag in der GS von Region III der Therapiegruppe eine erhöhte GLUT-1-Dichte vor (p<0,05). Der Vergleich zwischen beiden Gruppen zeigte Veränderungen durch die Therapie für die Regio-nen I und II auf. Die GLUT-1-Dichte der WS war in beiden Regionen in der TG erhöht (p<0,05), die GS von Region I zeigte in der Therapiegruppe eine geringere GLUT-1-Dichte. Ein Schlaganfall führt zu einer Erhöhung der GFAP sowie GLUT-1-Dichten in WS und GS im infarktnahen Gebiet. Durch die Transplantation von 4x106 autologen mononukleären Knochenmarkzellen pro kg KGew 24 Stunden nach dem Schlaganfall können diese Strukturen in ihren Expressionsmustern beeinflusst werden, dabei reagieren graue und weiße Substanz unterschiedlich: Die GS mit einer Verringerung, die WS mit einer Erhöhung der GFAP- bzw. GLUT-1-Dichte (p<0,05 WS, GLUT-1). Die Funktionskreisläufe in infarktfernen Regionen sind sieben Wochen nach dem Schlaganfall auf Astrozytenebene normalisiert (vgl. Region III). Die erhöhte GLUT-1-Dichte (p<0,05) in der GS der infarktfernen Region ist möglicherweise mit einem erhöhten Glukosemetabolismus in Verbindung zu setzen. Dies kann jedoch erst durch die Auswertung der FDG-PET-Daten beantwortet werden. Ob die durch Transplantation autologer mKMZ festgestellten Veränderungen der GFAP- und GLUT-1-Dichte in der Therapiegruppe zusätzlich mit einer verbesserten motorischen Leistung der Tiere einhergingen, wird erst durch die Analyse der Daten aus den Verhaltenstests festgestellt werden können.

Ziele der hier vorliegenden Arbeit waren eine immunhistochemische Analyse von GFAP (‚glial fibrillary acidic protein’) und GLUT-1 (Glukosetransporter-1) nach fokaler zerebraler Ischämie sowie deren mögliche Beeinflussung durch eine intravenöse Transplantation autologer mononukleärer Knochenmarkzellen (mKMZ) im Schafmodell. Eine differenzierte Analyse der Zielstrukturen in grauer und weißer Substanz (GS bzw. WS) sollte Aufschluss über eventuell unterschiedliche Reaktionsmuster liefern. Das Gehirnmaterial von zehn Tieren der bereits 2006/2007 stattgefundenen Studie, welche mit PET und MRT-Untersuchungen sowie der Durchführung von Verhaltenstests einherging, wurde retrospektiv im Rahmen der vorliegenden Arbeit untersucht. Je fünf gehörten zu einer Kontroll- bzw. Therapiegruppe (KG bzw. TG). Bei allen Versuchstieren wurde durch die permanente Okklusion der linken mittleren Zerebralarterie (pMCAO) eine fokale zerebrale Ischämie im Bereich des Neokortex hervorgerufen. Die Tiere der Therapiegruppe erhielten 24 Stunden nach dem Eingriff eine Transplantation autologer mKMZ (4x106/kg KGew). Nach sieben Wochen wurden die Versuchstiere getötet, ihre Schädel perfundiert und ihre Gehirne fixiert. Eine Lamelle der Gehirne wurde für die anschließende histologische Untersuchung in 30% Saccharose konserviert. Nach der Etablierung der Antikörper GFAP und GLUT-1 wurden vier Regionen der Gehirn-lamellen immunhistochemisch markiert und abschließend qualitativ und quantitativ analysiert. Die Regionen I (infarktnah) und III (infarktfern) lagen in der ipsilateralen Hemisphäre, die Regionen II (korrespondierend zu Region I) und IV (korrespondierend zu Region III) in der kontralateralen Hemisphäre. Durch den höheren Substanzverlust an Gehirnmasse in der ipsi-lateralen Hemisphäre der KG, wurden in dieser Tiergruppe die Regionen III und IV nicht ausgewertet. Vor der Analyse sind die physiologischen Markierungsmuster der vier Regionen in grauer und weißer Substanz an zwei gesunden Tieren (Prozesskontrolle) aufgezeigt worden. Durch die elektronenmikroskopische Untersuchung von Präparaten und anhand von GFAP/GLUT-1 doppelmarkierten Präparaten konnte festgestellt werden, dass die Astrozytenendfüßchen durch den hier verwendeten GLUT-1 Antikörper nicht markiert wur-den, sondern dass alleinig die gefäßständige, 55 kDa schwere Isoform detektiert worden ist. Die fokale zerebrale Ischämie führte in beiden Gruppen zu einer hochgradigen reaktiven Astrogliose mit Ausprägung einer Glianarbe in Region I. Protoplasmatische Astrozyten der grauen und fibrilläre Astrozyten der weißen Substanz zeigten hypertrophe Veränderungen. Die reaktive Astrogliose von Region I spiegelte sich in einer erhöhten GFAP-Dichte wider (p<0,05 in der Therapiegruppe). Region III hatte die gleiche GFAP-Dichte wie die Regionen II und IV. Der direkte Vergleich zwischen den Regionen I der beiden Gruppen zeigte Veränderungen der GFAP-Dichte durch die Zelltherapie auf: In der GS der Therapiegruppe lag eine geringere GFAP-Dichte vor, in der WS eine höhere (≠ p<0,05; GS und WS). Die Ergebnisse der GLUT-1-Analyse sind denen der GFAP-Analyse sehr ähnlich. Durch den Schlaganfall ist es zu einer erhöhten GLUT-1-Expression in GS und WS (p<0,05 WS) von Region I der Kontrollgruppe gekommen. Auch in Region I der Therapiegruppe konnten er-höhte GLUT-1-Dichten in GS und WS (p<0,05 WS) detektiert werden, zusätzlich dazu lag in der GS von Region III der Therapiegruppe eine erhöhte GLUT-1-Dichte vor (p<0,05). Der Vergleich zwischen beiden Gruppen zeigte Veränderungen durch die Therapie für die Regio-nen I und II auf. Die GLUT-1-Dichte der WS war in beiden Regionen in der TG erhöht (p<0,05), die GS von Region I zeigte in der Therapiegruppe eine geringere GLUT-1-Dichte. Ein Schlaganfall führt zu einer Erhöhung der GFAP sowie GLUT-1-Dichten in WS und GS im infarktnahen Gebiet. Durch die Transplantation von 4x106 autologen mononukleären Knochenmarkzellen pro kg KGew 24 Stunden nach dem Schlaganfall können diese Strukturen in ihren Expressionsmustern beeinflusst werden, dabei reagieren graue und weiße Substanz unterschiedlich: Die GS mit einer Verringerung, die WS mit einer Erhöhung der GFAP- bzw. GLUT-1-Dichte (p<0,05 WS, GLUT-1). Die Funktionskreisläufe in infarktfernen Regionen sind sieben Wochen nach dem Schlaganfall auf Astrozytenebene normalisiert (vgl. Region III). Die erhöhte GLUT-1-Dichte (p<0,05) in der GS der infarktfernen Region ist möglicherweise mit einem erhöhten Glukosemetabolismus in Verbindung zu setzen. Dies kann jedoch erst durch die Auswertung der FDG-PET-Daten beantwortet werden. Ob die durch Transplantation autologer mKMZ festgestellten Veränderungen der GFAP- und GLUT-1-Dichte in der Therapiegruppe zusätzlich mit einer verbesserten motorischen Leistung der Tiere einhergingen, wird erst durch die Analyse der Daten aus den Verhaltenstests festgestellt werden können.