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.

Einleitung - Die ethische Rechtfertigung von Tierversuchen ist in unserer Gesellschaft höchst umstritten. Es ist in zunehmendem Maße Gegenstand von wissenschaftlichen Bemühungen, Alternativmethoden zu Tierversuchen zu etablieren. Fragestellung - In dieser Arbeitsgruppe wurde ein Modell zur isolierten Vollblutperfusion kältekonservierter Schlachthoforgane entwickelt. Es wurde anhand von Experimenten mit vasoaktiven Pharmaka der hämodynamische Funktionszustand der isoliert reperfundierten Schweineniere evaluiert. Methoden - 21 Nieren wurden nach einer warmen Ischämiephase von 16,5 min ± 4,3 min und einer Kältekonservierung von 6,6 h ± 1,9 h für insgesamt 150 Minuten normotherm reperfundiert, wovon eine Zeitspanne von 45 Minuten nach einer einstündigen Äquilibrierungsphase bei allen Nieren als interne Kontrolle diente. Daraufhin wurde ohne Pharmakongabe bei 6 Nieren (Gruppe 1, Kontrolle), unter Dauerinfusion von Nitroprussid-Natrium (NN) bei 8 Nieren (Gruppe 2) und von Noradrenalin (NA) bei 7 Nieren (Gruppe 3) für weitere 45 Minuten mit der Perfusion fortgefahren. In 15-minütigen Abständen wurden Blut- und Urinproben entnommen, und so wurden die renalen Funktionsparameter bestimmt sowie der Urin per Gelelektrophorese qualitativ auf Proteinurie untersucht. Anschließend an die Perfusion wurden die Nieren einer pathologisch-histologischen Begutachtung unterzogen, die mittels eines selbstentwickelten Scores quantifiziert wurde. Ergebnisse - Die beiden vasoaktiven Pharmaka entfalteten in der Interventionsphase die ihnen normalerweise zugeschriebenen Primärwirkungen: NA konstringierte die Hauptwiderstandsgefäße der Niere. Der renale Widerstand stieg von 0,61 auf 0,80 mmHg*min/(ml*100gNG). NN dilatierte die Hauptwiderstandsgefäße. Der Perfusionswiderstand sank von 0,74 auf 0,65 mmHg*min/(ml*100gNG). Umgekehrt verhielt sich der Perfusionsplasmafluß. Er sank unter NA von 104,74 auf 87,45 ml/(min*100gNG), während er unter NN von 107,20 auf 121,98 ml/(min*100gNG) stieg. Das Harnzeitvolumen stieg unter NA von 3,01 auf 3,33 ml/(min*100gNG) und sank unter NN von 1,62 auf 1,10 ml/(min*100gNG). Die Kreatininclearance sank sowohl unter NA (von 11,02 auf 9,48 ml/(min*100gNG)), als auch unter NN (von 10,89 auf 6,31 ml/(min*100gNG)). Während die Filtrationsfraktion unter NA konstant blieb, sank sie unter NN von 11,66 auf 6,30 %. Der Natriumtransport sank unter beiden Pharmaka, und zwar unter NA von 1,34 auf 1,14 mmol/(min*100gNG) und unter NN von 1,43 auf 0,84 mmol/(min*100gNG).Die Elektrophorese zeigte qualitativ eine selektive, im späteren Perfusionsverlauf unselektiver werdende Proteinurie bei allen untersuchten Nieren. In der Histologie zeigte sich in der Referenzgruppe tendentiell ein geringer ausgeprägter Ischämie-Reperfusionsschaden als nach Perfusion mit den verwendeten Pharmaka. Unter NN ließ sich hauptsächlich eine vermehrte Vakuolenbildung ausmachen, unter NA eine Dilatation der proximalen Tubuli. Diskussion - An den gemessenen Funktionsparametern konnte eine bevorzugte Wirkung beider Substanzen an den postglomerulären Arteriolen abgelesen werden, wie dies auch von der Literatur fast einhellig bestätigt wird. Die Ergebnisse der Elektrophorese lassen auf einen glomerulären Ischämieschaden schließen. Auch durch die histologische Begutachtung konnte diese Aussage des Ischämie-Reperfusionsschadens mit Ausdehnung auf eine tubuläre Komponente des Schadens bekräftigt werden. Sie steht in direktem Zusammenhang mit den Ergebnissen der Evaluation der Funktionsparameter. Die Ischämie bewirkte in erster Linie eine Erhöhung des renalen Gefäßwiderstandes. Die Verwendung des Kalziumantagonisten Verapamil sollte diesen Effekt einschränken und führte zu einer aufgehobenen Autoregulation. Die Experimente liefern als ein Modell des ischämisch induzierten Nierenversagens reproduzierbare und signifikante Ergebnisse. / Introduction - Ethical justification of vivisection is subject to controverse discussion. It is an issue of scientific effort to establish alternative methods. In this study a model of normothermic reperfusion was established including organs from slaughterhouse animals undergoing cold ischemia before reperfusion. Vasoactive agents were used to determine the state of function of the isolated reperfused pig kidney. Methods - 21 kidneys were reperfused for 150 minutes after a cold ischemia of 6.6 h ± 1.9 h and a warm ischemia of 16.5 min ± 4.3 min. Normothermic conditions were established. After a time span of an hour that served as an equilibration time, 45 minutes of untreated perfusion followed (internal control). After that, 6 kidneys remained untreated for another 45 minutes (group 1), 8 kidneys were continuously treated with sodium nitroprusside (SN) and 7 kidneys with norepinephrine (NE). In intervals of 15 minutes, blood and urine samples were taken. Thus parameters of renal function were determined and the urine was examined with gel electrophoresis. After the perfusion, all kidneys underwent a histopathological examination which was quantified using a self-established score. Results - Both pharmacological substances revealed their primary effects on renal vasculature. NE constricted the main renal resistance vessels. Renal resistance raised from 0.61 to 0.80 mmHg*min/(ml*100g renal weight). SN dilated the main resistance vessels. Perfusion resistance was reduced from 0.74 to 0.65 mmHg*min/(ml*100g renal weight). Perfusion plasma flow was reduced from 104.74 to 87.45 ml/(min*100g renal weight) under NE. It was raised from 107.20 to 121.98 ml/(min*100grenal weight) under SN. Under NE, urine time volume was raised from 3.01 to 3.33 ml/(min*100g renal weight) and it was reduced from 1.62 to 1.10 ml/(min*100g renal weight) under SN. Creatinine clearance was reduced rom 11.02 to 9.48 ml/(min*100g renal weight) under NE as well as under SN (from 10.89 to 6.31 ml/(min*100g renal weight)). Filtration fraction remained constant during infusion of NE, but it was reduced from 11.66 to 6.30 % under SN. Sodium transport was reduced under both substances. NE reduced it from 1.34 to 1.14 mmol/(min*100g renal weight) and from 1.43 to 0.84 mmol/(min*100g renal weight) under SN. Electrophoresis revealed qualitatively selective proteinuria in all examined kidneys, becoming more unselective in the course of the experiment. Histopathological findings revealed a smaller reperfusion injury in the control group than in both other groups (P>0.05). SN led to a vacuolisation in proximal tubular epithelium, NE was mainly responsible for a dilation of the proximal tubuli. Discussion - All measured function parameters revealed that the main effect of both substances was located in the postglomerular sphincter, which is also postulated by most of the literature. The results of urine electrophoresis lead to the assumption that there is a glomerular ischemic injury. Histological findings show also a tubular aspect of the reperfusion injury. It can be seen in direct context with the parameters of renal function. Ischemia was mainly responsible for a raise in renal vascular resistance. The calcium antagonist verapamil hydrochloride was used to diminish this effect and prevented autoregulation. Being defined as a model of ischemically induced renal failure, the experiments reveal reproducible and significant results.

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Assessment of lung edema by gravimetrical analysis is a standard method to evaluate the severity of experimentally induced ischemia/reperfusion (IR) injury. The aim of this study was to compare gravimetrical assessment of pulmonary edema with a stereological approach which allows for qualitative and quantitative distinction between intravascular and edematous fluids by light microscopy. Eight experimental groups which differed in mode of preservation, ischemic storage and pharmacological treatments were studied in an extracorporeal rat lung model. Analysis of the pooled data showed that the wet/dry ratio values mainly reflected the amount of intra-alveolar edema (rs = 0.442; p = 0.0057) but only stereological assessment of edema formation revealed differences depending on the treatment used. Only stereological data correlated significantly with oxygen tension measured at the end of reperfusion (rs = –0.530; p = 0.0009). We conclude that gravimetry is of minor functional importance compared to assessment by stereological methods which prove to be a reliable and efficient tool for the evaluation of IR injury in the different experimental settings. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Die extrakorporale Zirkulation unter Einsatz einer Herz-Lungen-Maschine kann postoperativ zu kontraktilen ventrikulären Funktionsstörungen führen, die Morbidität und Mortalität für betroffene Patienten erhöht. Diese kardiale Dysfunktion bezeichnet man als myokardiales Stunning, welche durch die globale Ischämie ausgelöst wird. Das Phänomen der reversiblen kontraktilen Dysfunktion weißt eine hohe klinische Relevanz auf und ist somit in den vergangenen Jahrzehnten sowohl klinisch als auch experimentell intensiv erforscht worden. Dabei kamen unterschiedlichste Spezies, Methoden und Modelle zum Einsatz. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Etablierung eines neuartigen akut instrumentierten Tiermodells, anhand dessen Folgen des kardiopulmonalen Bypasses und Wirkung des endogenen Opioidsystems auf myokardiales Stunning untersucht werden können. Mit Hilfe des entwickelten Versuchsmodells können die Auswirkungen applizierter Opioidrezeptorantagonisten und die Effekte der kardiopulmonalen Zirkulation auf die kontraktile myokardiale Dysfunktion valide untersucht werden. Als Versuchstiere wurden 50 männlich kastrierte Schweine der Rassenkreuzung „Deutsche Landrasse“ und „Yorkshireschwein“ eingesetzt. In Allgemeinanästhesie wurden die Tiere über eine Thorakotomie instrumentiert und anschließend elektrisch Kammerflimmern induziert. Nach Erreichen einer stabilen extrakorporalen Zirkulation unter der Herz-Lungen-Maschine wurde nach Ablauf der ischämischen Phase eine standardisierte Reaninmation und Weaning durchgeführt. Alle 50 Tiere konnten den Versuch erfolgreich durchlaufen. Die Analyse und Auswertung sämtlicher archivierter Daten und Proben der Versuchstiere wurde zu einem späteren Zeitpunkt durchgeführt.

Osmotic swelling of glial cells may contribute to the development of retinal edema. We investigated whether sex steroids inhibit the swelling of glial somata in acutely isolated retinal slices and glial cells of the rat. Superfusion of retinal slices or cells from control animals with a hypoosmolar solution did not induce glial swelling, whereas glial swelling was observed in slices of postis- chemic and diabetic retinas. Progesterone, testosterone, estriol, and 17ß-estradiol prevented glial swelling with half-maximal effects at approximately 0.3, 0.6, 6, and 20 lM, respectively. The effect of progesterone was apparently mediated by transactivation of metabotropic glutamate receptors, P2Y1, and adenosine A1 receptors. The data suggest that sex steroids may inhibit cytotoxic edema in the retina.

Surfactant-Proteine (SP) sind von kritischer Bedeutung für die physiologische Atmung und besitzen vielfältige Verknüpfungen zur Genese pulmonaler Pathologien. Dagegen ist das Wissen über die Rolle von SP bei Erkrankungen des Gehirns begrenzt. Surfactant-Protein-G (SP-G) als zuletzt bekanntgewordener Vertreter der SP-Familie wird vermutlich als hirneigenes und rheologisch aktives Protein in räumlicher Nähe zur Blut-Hirn-Schranke (BHS) exprimiert. Im Rahmen verschiedener akuter und chronischer zerebraler Pathologien werden die Bedeutung von SP-G-Profilveränderungen und seine möglichen regulatorischen Aufgaben in der zerebralen Flüssigkeitshomöostase bereits vielfältig diskutiert. Naheliegend ist eine räumliche und pathophysiologische Beziehung von SP-G zu Komponenten der Neurovaskulären Einheit (NVU) und zum glymphatischen System (GS) auch bei der fokalen zerebralen Ischämie. Dabei ist die Entwicklung neuer therapeutischer Angriffspunkte und die Überwindung des „translational roadblock“ gerade bei dieser Erkrankung von entscheidender Bedeutung für eine zukünftig bessere klinische Versorgung von Schlaganfall-Patient:innen. Diese Studie stellt die erste räumliche und zeitliche Charakterisierung von SP-G zusammen mit vaskulären, glialen und neuronalen Komponenten der NVU nach fokaler zerebraler, Ischämie in verschiedenen Modellen in Maus, Ratte und Schaf dar. Im Zentrum der Untersuchungen standen immunfluoreszenzbasierte qualitative und quantitative Analysen ischämiebedingter Veränderungen von SP-G und dessen regionale Assoziationen zu Elementen der NVU an unterschiedlichen Zeitpunkten nach zerebraler Ischämie. Mit dem Ziel einer verbesserten Übertragbarkeit wurden mehrere Spezies und Modelle berücksichtigt: ein Filamentmodell in der Maus, ein thromboembolisches Modell in der Ratte und ein koagulationsbasiertes Großtiermodell im Schaf. Um mögliche zeitabhängige Prozesse zu berücksichtigen, wurden mehrere postischämische Beobachtungspunkte gewählt mit einer Spannbreite von 4 h bis 72 h für die Nagermodelle und 14 d für das Schafmodell. Qualitative Dreifach-Fluoreszenzfärbungen kortikaler und subkortikaler Hirnregionen zeigten SP-G als sensitiven Marker der Ischämie mit einem Verlust der Signalintensität sowie charakteristischen morphologischen Signalveränderungen über alle Zeitpunkte, Tiermodelle und Hirnregionen hinweg – in enger Assoziation zu ischämisch veränderten NVU-Elementen und Gefäßen. Bildgestützte quantitative statistische Analysen der inter-hemisphäriellen, im Zusammenhang mit der Ischämie stehenden, Veränderungen der Fluoreszenzsignale von SP-G und dem ischämiesensitiven Basalmembranbestandteil Kollagen IV zu verschiedenen Zeitpunkten untersuchten die zeitliche Dynamik der qualitativen Signalveränderungen von SP-G eingehender. Im Mausmodell zeigte sich eine statistisch signifikante, verminderte SP-G-Immunreaktivität (Ir) in von der Ischämie betroffenen neo- und subkortikalen Hirnregionen, mit einem maximalen Verlust der Signalintensität im Infarktkern 4 h und 24 h nach fokaler zerebraler Ischämie. Beginnend in der ischämischen Grenzzone zeigte sich entlang des Neokortex ein gradueller Verlust der SP-G-Ir, bereits 4 h nach Insult mit zunehmender Effektstärke bei länger andauernder Ischämie von 24 h. SP-G-Ir zeigte zwar keine direkte Überlappung mit dem Gefäßsystem, jedoch eine signifikante negative Korrelation zur invers erhöhten Kollagen IV-Ir in der Ischämie, die analog zu SP-G mit einem Maximum der Signalveränderungen im ischämischen Kerngebiet und gradueller Zunahme der Immunsignale über den Neokortex reagierte. Besonders für die ischämische Grenzzone präsentierte sich SP-G als frühzeitiger sensitiver Marker mit einem signifikanten Verlust der Immunmarkierung noch vor der Demarkierung des Infarkts durch erhöhte Kollagen IV-Ir ischämisch geschädigter Gefäße. Auch für subkortikale Regionen bestätigte sich die statistisch signifikante, negative Korrelation beider Marker in vergleichbarem Ausmaß. SP-G zeigte im nicht von der Ischämie betroffenen Gewebe eine ausgeprägte peri-nukleäre neuronale Zellassoziation und homogene Expression im Neuropil der untersuchten Vorderhirne von Mäusen und Ratten. Im Zusammenhang mit dem ischämischen Insult resultierten zuverlässig Signalveränderungen von SP-G-Ir entlang der subkortikalen ischämischen Grenzzone. Auch war ein Verlust der parenchymatösen Neuropil-Färbung sowie der auffälligen peri-nukleären SP-G-Markierung in allen analysierten ischämischen Hirnregionen erkennbar. Ischämiebedingte Veränderungen der SP-G-Ir gingen einher mit einer Störung der Permeabilitätsbarriere der BHS, bei der SP-G in enger räumlicher Beziehung zu extravasalem Serumalbumin detektiert wurde. Weitere Assoziation zu Komponenten der NVU zeigten sich im ischämiebedingten Signalverlust von SP-G bei gleichzeitigem Anstieg der CNP-Ir von Oligodendrozyten ebenso wie mit gemeinsamen ischämisch-morphologischen Veränderungen von Mikro- und Astroglia (visualisiert durch Iba- bzw. GFAP-Ir). Veränderungen von Aquaporin 4- und SP-G-Ir markierten in gleicher Weise die ischämische Grenzzone, von der aus sich ein Verlust der Fluoreszenzsignale beider Marker in der von maximaler Ischämie betroffenen Zone anschloss. Die ermittelten ischämisch-morphologischen Signalveränderungen der NVU-Marker stimmten mit Beobachtungen früherer Untersuchungen überein. Trotz der engen räumlichen Assoziationen konnte eine sichere Ko-Expression von SP-G mit glialen oder Gefäß-Markern jedoch in keinem Tiermodell gezeigt werden – ein Aspekt, der durch Laserscanning-Mikroskopie verifiziert wurde. Die charakteristischen SP-G-Signalalterationen und ischämiebedingten Veränderungen der NVU im Filamentmodell der Maus bestätigten sich im thromboembolischen Modell der Ratte weitgehend. Untersuchungen im Großtiermodell des Schafs zeigten den Verlust der SP-G-Ir im Infarkt auch 14 d nach koagulationsbedingter Ischämieinduktion und verifizierten SP-G als Marker der Ischämie über einen langen post-ischämischen Zeitraum. Kombinierte Immunmarkierungen von SP-G und Fibronektin zeigten eine regionale Assoziation ischämischer Veränderungen beider Marker und deuteten auf mögliche Verbindungen von SP-G zum extrazellulären Raum auch über klassische NVU-Komponenten hinaus. Die mutmaßlichen rheologischen Eigenschaften von SP-G, seine in früheren Untersuchungen gezeigte Präsenz in perivaskulären bzw. glymphatischen Räumen und bekannte Verknüpfungen zu pathologischen Veränderungen des Liquorsystems suggerierten im Vorfeld mögliche Verknüpfungen von SP-G und flüssigkeitsregulatorischen Systemen im Gehirn. Die beobachteten ischämischen Veränderungen von SP-G sowie seine Assoziation mit vaskulären und glialen Komponenten der NVU weisen auf eine mögliche Beteiligung von SP-G an regulatorischen Aufgaben in der NVU hin, speziell im Kontext mit vaskulärer Integrität, Schutz des Endothels sowie Erhalt der Barrierefunktion der BHS. Eine Beteiligung von SP-G an der Flüssigkeitshomöostase und der Regulation von Fließeigenschaften scheint auch im ischämischen Parenchym denkbar – mit Implikationen im Hinblick auf das klinisch besonders relevante post-ischämische zerebrale Ödem. Die Assoziation von SP-G mit AQP4, sowie Hinweise auf eine Beteiligung in der Beseitigung von Abfallprodukten und der Regulation von Entzündungsreaktionen weisen auf SP-G als möglichen neuen Angriffspunkt in der Schlaganfalltherapie hin. Allerdings ist die Ableitung funktioneller SP-G-Aspekte aus den größtenteils morphologischen Ergebnissen dieser Studie begrenzt und birgt die Gefahr der Überinterpretation von Daten. Weitere Limitationen sind die vorhandene Datenquantifizierung in nur einem Tiermodell sowie die auf die Immunfluoreszenz-mikroskopie beschränkte Methodik. Zusätzliche Untersuchungen weiterer ischämierelevanter Marker, die Erweiterung von Tier- und Ischämiemodellen, die Untersuchung auch deutlich längerer oder transienter Ischämiezeiten sowie die Analyse humaner Proben werden nötig sein, um die Rolle von SP-G in der zerebralen Ischämie genauer einordnen zu können. Insgesamt bietet die vorliegende Studie eine erste regionale und zeitliche Charakterisierung von SP-G nach experimenteller fokaler zerebraler Ischämie mit Hinweisen auf mögliche regulatorische Funktionen von SP-G im Rahmen der ischämisch veränderten NVU sowie der Flüssigkeitsregulation des Gehirns. Die Ergebnisse geben somit Anlass, SP-G im Kontext des ischämischen Schlaganfalls künftig noch eingehender zu untersuchen.:1 Abkürzungsverzeichnis 1 2 Einführung 3 2.1 Surfactant und Surfactant-Proteine 3 2.2 Surfactant-Proteine im Zentralen Nervensystem 5 2.3 Surfactant-Protein-G (SP-G) 6 2.4 Ischämischer Schlaganfall 8 2.5 Neurovaskuläre Einheit und Blut-Hirn-Schranke 12 2.6 Glymphatisches System und zerebrales Ödem 15 3 Zielsetzung 17 4 Material und Methoden 18 4.1 Material 18 4.1.1 Primärantikörper 18 4.1.2 Versuchstiere 19 4.2 Methoden 19 4.2.1 Ischämieinduktion und Tiermodelle 19 4.2.2 Gewebeaufarbeitung 21 4.2.3 Fluoreszenzmehrfachfärbungen 22 4.2.4 Histologische Kontrollen 24 4.2.5 Fluoreszenzmikroskopie 25 4.2.6 Bildgestützte Analyse und semiquantitative Auswertung 25 5 Ergebnisse 30 5.1 SP-G und Elemente des Gefäßsystems nach Ischämie in der Maus 30 5.1.1 Semiquantitative Analysen ischämischer Veränderungen von SP-G und Kollagen IV 37 5.2 SP-G und Komponenten der Neurovaskulären Einheit (NVU) nach Ischämie in der Maus 41 5.3 SP-G, Elemente des Gefäßsystems und der NVU nach Ischämie in der Ratte 46 5.4 SP-G und Elemente der NVU nach Ischämie im Schaf 51 6 Diskussion 53 6.1 SP-G und das Gefäßsystem in der Ischämie 53 6.2 Störungen der Blut-Hirn-Schranke und zerebrales Ödem 55 6.3 Aquaporin 4 und glymphatisches System 56 6.4 SP-G im Kontext von NVU und extrazellulärer Matrix 58 6.5 SP-G in verschiedenen Ischämiemodellen 60 6.6 Methodenbedingte Limitationen 61 7 Zusammenfassung 63 8 Literaturverzeichnis 67 9 Selbstständigkeitserklärung 79 10 Verzeichnis der wissenschaftlichen Veröffentlichungen 80 11 Danksagung 81

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.