| License: Publishing license for publications excluding print on demand (135MB) |
- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-127733
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Open Access Type: | Primary Publication |
| Date: | 18 March 2010 |
| Referee: | Prof. Dr. Alexander Brawanski and PD Dr. Carsten Englert |
| Date of exam: | 8 February 2010 |
| Institutions: | Medicine > Lehrstuhl für Neurochirurgie |
| Keywords: | Schädel-Hirn-Trauma, PEDF, neuronale Stammzellen, CCII, neurogene Zonen, Subventrikuläre Zone, Hippocampus, Neurogenese |
| Dewey Decimal Classification: | 600 Technology > 610 Medical sciences Medicine |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 12773 |
Abstract (German)
Fragestellung: Das Schädelhirntrauma (SHT) ist weltweit eine Hauptursache für Morbidität und Mortalität. In Deutschland wird bei 34,5 % aller Patienten mit schwerem SHT eine ungünstige Prognose, d.h. Tod oder ein Status vegetativus, beobachtet. Das Gehirn ist in der Lage, sich durch die Proliferation und Differenzierung endogener Progenitoren selbst zu regenerieren, sofern das molekulare ...
Abstract (German)
Fragestellung: Das Schädelhirntrauma (SHT) ist weltweit eine Hauptursache für Morbidität und Mortalität. In Deutschland wird bei 34,5 % aller Patienten mit schwerem SHT eine ungünstige Prognose, d.h. Tod oder ein Status vegetativus, beobachtet. Das Gehirn ist in der Lage, sich durch die Proliferation und Differenzierung endogener Progenitoren selbst zu regenerieren, sofern das molekulare Mikromilieu geeignete Vorraussetzungen bietet. Der Pigment Epithelium-derived Factor (PEDF) ist ein potenter antiangiogener und Tumor-differenzierender Faktor, der zugleich neuroprotektive und neuronal differenzierende Eigenschaften aufweist. Bisher wurden die neurotrophen Effekte von PEDF vornehmlich an in vitro-Experimenten nachgewiesen. Die vorliegende Studie hat zum Ziel, die Bioeffekte von PEDF auf die neuronalen Stammzellen der subventrikulären Zone (SVZ) und der subgranulären Zone (SGZ) des Gyrus dentatus (DG) des Hippocampus (HC) an Tieren zu untersuchen, die einem experimentellen SHT unterzogen worden sind. Weiter ist von Interesse, ob PEDF Einfluss auf die Größe und Zellproliferation des Läsionsareals nimmt.
Material und Methodik: Als Versuchstiere dienten 35 männliche Fischer-Ratten mit einem Körpergewicht (KG) von 240-270 g. 30 Ratten wurden einer kontrollierten kortikalen Kontusion (CCII) unterzogen, weitere 5 Tiere (iCON) wurden ohne Trauma oder spezielle Behandlung als Kontrollgruppe eingesetzt. Die Behandlungs-Kontrollgruppe (Lx; n = 9) wurde kontusioniert, erfuhr jedoch keine zusätzliche Behandlung. Den übrigen Tieren wurde während einer Versuchsphase von 8 Tagen über eine miniosmotische Pumpe intraventrikulär PEDF infundiert, entweder in der Konzentration (Konz.) von 5 µg/ml (PEDF 5; n = 7) oder von 10 µg/ml (PEDF 10; n = 8). Den Kontrolltieren (aCSF; n = 6) wurde artifizieller zerebrospinaler Liquor als Vehikel infundiert. Zur Analyse der DNA-Synthese wurde allen Versuchstieren vom Versuchsbeginn am Tag 1 an (CCII; Pumpenimplantation) täglich 5’-Bromo-2’-Deoxyuridin (BrdU) (50 mg/kg KG) injiziert. Nach 8 Tagen wurde die Versuchsreihe durch transkardiale Perfusion beendet, und die Gehirne wurden zur histologischen Untersuchung aufbereitet. Die Ausdehnung des Läsionsareals wurde mit einer Kresylviolett (CV)-Färbung dargestellt und anschließend durch die immunhistochemischen Anfärbung mit den Markern BrdU und ED1 untersucht. Die Analyse der Stammzell-Proliferation erfolgte immunhistochemisch mit BrdU und Doublecortin (DCX); ED1 diente der Darstellung inflammatorischer Reaktionen, BrdU detektierte stattgehabte DNA-Synthese und DCX frühe neuronale Vorläuferzellen.
Ergebnisse: Die Ausdehnung des Kontusionsareals war in allen Behandlungsgruppen nahezu identisch. PEDF-behandelte Tiere wiesen keine Zeichen der Toxizität auf. Auch das Ausmaß der inflammatorischen Reaktion zeigte keine signifikanten Unterschiede zwischen den Behandlungsgruppen. Allerdings wurden nach Behandlung mit PEDF dosisabhängig vermehrt BrdU-gelabelte Zellen in der SVZ nachgewiesen. Der Nachweis der Signifikanz und der Beweis, ob es sich bei den BrdU-positiven proliferierenden Zellen möglicherweise um sich aktiv teilende Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP)-positive Typ B-Stammzellen handeln könnte, bleibt weiterführend durch eine Doppelfärbung GFAP/BrdU zu erbringen.
Schlussfolgerung: Es fanden sich keinerlei Anzeichen für eine toxische Schädigung der PEDF-behandelten Tiere, was für eine gute Verträglichkeit der Methodik per se und somit für die potentielle Option einer klinischen Anwendbarkeit spricht. Wenngleich die Ausdehnung des Läsionsareals nach CCII nicht positiv beeinflusst wurde, lassen die vorliegenden Daten vermuten, dass die Infusion von PEDF eine proliferationsfördernde Wirkung auf die neuronalen Stammzellen der SVZ hat. Dies könnte letztlich eine gesteigerte Neurogenese nach SHT induzieren.
Translation of the abstract (English)
Purpose: Head injury is a major cause of morbidity and mortality worldwide. In Germany, unfavourable outcome i.e. death or vegetative state amounts to 34.5% of all patients with severe head injury. The brain has the capacity for self repair through proliferation and differentiation of endogenous progenitor cells, provided the molecular micromileu is adequate. Pigment Epithelium-Derived Factor ...
Translation of the abstract (English)
Purpose: Head injury is a major cause of morbidity and mortality worldwide. In Germany, unfavourable outcome i.e. death or vegetative state amounts to 34.5% of all patients with severe head injury. The brain has the capacity for self repair through proliferation and differentiation of endogenous progenitor cells, provided the molecular micromileu is adequate. Pigment Epithelium-Derived Factor (PEDF) is a potent antiangiogenic and tumor-differentiating factor that can also protect and differentiate neurons. So far, the neurotrophic effects of PEDF have mainly been demonstrated by in vitro experiments. In this study we wanted to investigate the bioeffects of PEDF on neural stem cells (NSCs) of the subventricular zone (SVZ) and the dentate gyrus (DG) of the hippocampus in animals subjected to an experimental brain injury. Additonally, it is of interest whether PEDF exerts influence on the extent of lesion and its cellular proliferation.
Materials and Methods: 35 male rats weighing 240-270 g were used. 30 rats received a controlled cortical impact injury, 5 animals (iCON) were sacrificed and analyzed without trauma or treatment as sham control. The treatment control group (Lx; n=9) received the impact injury but no treatment. The remaining animals were infused into the lateral ventricle either with PEDF 5 µg/ml (n=7) or PEDF 10 µg/ml (n=8) over a time period of 7 days using miniosmotic pumps. Control animals (aCSF; n=6) received carrier infusion only. To analyze DNA synthesis, all animals received daily injections of BrdU (50 mg/Kg bodyweight) starting with the 0 (injury; pump implantation). After 8 days, the animals were sacrificed, and the brains were harvested for histologic analysis. The extent of lesion was primarily visualised by cresyl violet staining. The analysis of stem cell proliferation was performed using immunohistochemical staining for BrdU and doublecortin (DCX); inflammatory reactions were investigated by staining for ED-1, deviding cells were detected by BrdU staining and early neuronal precursors were labelled by DCX.
Results: The extent of lesion was almost identical in all treatment groups. PEDF treated animals did not display any signs of treatment related toxicity. Also, the extent of the inflammatory reponse was not significantly different in the treatment groups. However, BrdU labeling was enhanced in the SVZ upon treatment with PEDF in a dose dependent fashion. To supply evidence of statistical significance and to prove whether the proliferating BrdU-positive cells represent the pool of actively deviding astrocytic type B stem cells a collocalization with glial fibrillary acidic protein (GFAP) (double labeling GFAP/BrdU) needs to be performed.
Conclusion: Although the extent of lesion after brain injury was not positively influenced, our data suggest that PEDF infusion causes proliferation of NSCs in the SVZ. This may ultimately contribute to enhanced neurogenesis after brain injury.
Metadata last modified: 25 Nov 2020 15:11
Owner only: item control page
Download Statistics