| License: Publishing license for publications including print on demand (3MB) |
- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-231563
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.23156
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Date: | 7 February 2012 |
| Referee: | PD Dr. Martin Proescholdt |
| Date of exam: | 5 December 2011 |
| Institutions: | Medicine > Lehrstuhl für Neurochirurgie |
| Keywords: | Elektroläsion, Indomethazin, Mikroglia, Minocyclin, neurale Stammzellen, NMDA, subventrikuläre Zone, Transplantation electrolysis, indomethacin, microglia, minocycline, neural stem cells, NMDA, subventricular zone, transplantation |
| 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: | 23156 |
Abstract (German)
Neurale Stammzellen gelten als die großen Hoffnungsträger für den Ersatz geschädigten Nervengewebes. Bisherige Forschungsergebnisse zeigen jedoch in präklinischen und klinischen Studien nicht den erwarteten Erfolg. Zu komplex sind die Wechselwirkungen der einzelnen Faktoren, die auf transplantierte Stammzellen einwirken. Die als Pilotprojekt für weitere Versuchsanordnungen konstituierte, ...
Abstract (German)
Neurale Stammzellen gelten als die großen Hoffnungsträger für den Ersatz geschädigten Nervengewebes. Bisherige Forschungsergebnisse zeigen jedoch in präklinischen und klinischen Studien nicht den erwarteten Erfolg. Zu komplex sind die Wechselwirkungen der einzelnen Faktoren, die auf transplantierte Stammzellen einwirken.
Die als Pilotprojekt für weitere Versuchsanordnungen konstituierte, vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, verschiedene Faktoren zu untersuchen, die Einfluss auf Integration und Wachstum von in die adulte Inselrinde transplantierten, adulten SVZ-Stammzellen nehmen können. Es wurde zum einen eine unterschiedliche Anzahl an transplantierten Stammzellen verglichen. Zum anderen betrachtete man verschiedene Arten von Läsionen, um herauszufinden, inwieweit lokale Voraussetzungen das Überleben der Transplantate begünstigen. Auch die Entzündungsreaktion, die durch die Schädigung des Gehirngewebes und anschließende Transplantation von körperfremden Stammzellen verursacht wird, wurde analysiert. Dabei untersuchte man den Einfluss von den immunmodulierenden Wirkstoffen Minocyclin und Indomethazin.
Die Experimente mit unterschiedlicher Anzahl an transplantierten Zellen und unterschiedlichen Läsionsarten wurden in einem Versuchsablauf zusammengefasst. Die Inselrinde von adulten Fischer-Ratten wurde bilateral entweder mittels Elektroläsion oder NMDA-Injektion geschädigt oder bei den Kontrolltieren intakt gelassen. Nach acht Tagen transplantierte man 50.000 bzw. 500.000 / 5 µl kultivierte, adulte neurale Stammzellen aus der subventrikulären Zone in die läsionierte oder intakte Inselrinde. Nach weiteren 26 Tagen wurde das Experiment durch Tierperfusion beendet.
Zur Untersuchung der Entzündungsreaktion erhielten adulte Fischer-Ratten nach bilateraler Elektroläsion der Inselrinde Minocyclin oder Indomethazin über insgesamt sieben Tage. Anschließend wurden 1 Million kultivierte, adulte neurale Stammzellen aus der subventrikulären Zone bilateral transplantiert. Nach weiteren 14 Tagen wurde das Experiment mittels Tierperfusion beendet.
Bei allen Experimenten analysierte man anhand einer Kresylviolettfärbung die Größe, Integration und Morphologie der Läsionen und Transplantate. Zur Beurteilung der Entzündungsreaktion wurde eine ED1-Färbung angefertigt und untersucht.
In der Versuchsreihe mit unterschiedlicher Anzahl an transplantierten Stammzellen zeigten sich bei den transplantierten Tieren der NMDA- als auch Elektroläsionsgruppe weniger ED1-gefärbte Zellen, die für aktivierte Makrophagen stehen, als in der Kontroll e. Unter Außenvorlassen der außerordentlich hohen Transplantatgröße von Tier R 18 gab es tendenzielle Hinweise, dass die größere Zellanzahl in intakter Inselrinde besser wachsen und sich integrieren konnte.
Im Experiment mit unterschiedlichen Läsionen zeigte die Elektroläsion im Gewebe, das direkt die Läsion umgab, eine höhere Menge an aktivierten Makrophagen im Vergleich zur NMDA-Läsion. Jedoch war die Fläche der NMDA-Läsion signifikant größer als die Elektroläsion, und zeigte ein eher locker angeordnetes Transplantat auf.
Bei der Versuchsreihe mit immunmodulierenden Medikamenten wies Minocyclin nach Elektroläsion mit und ohne Transplantation eine stärkere Aktivierung von Makrophagen auf als in der Kontrolle.
In der aktuellen Forschung gibt es derzeit keine eindeutige Vorgabe bezüglich der Anzahl an zu transplantierenden Stammzellen. Es kann vermutet werden, dass mehr transplantierte Stammzellen auch ein größeres Gebiet an geschädigtem Gewebe ersetzen können. Zudem ergaben sich Hinweise, dass transplantierte Stammzellen trotz vorangegangener Läsion antientzündlich wirken und die Anzahl an aktivierter Mikroglia reduzieren. Der durch überschiende Abräumreaktion bedingte Gewebeschaden könnte somit durch Stammzelltransplantation eingeschränkt werden.
Das bei Schädelhirntraumata klinisch eingesetzte Minocyclin verstärkt, möglicherweise dosisabhängig, die Aktivierung von Mikroglia. Somit ist eine mögliche Ausweitung des primären Gewebeschadens durch Einsatz von Minocyclin nicht mehr ausgeschlossen. Die neuroprotektive und neurodestruktive Wirkung von aktivierter Mikroglia wird gegenwärtig in der Forschung diskutiert. Weitere Untersuchungen darüber sind erforderlich, um Nebenwirkungen des Medikamentes im klinischen Einsatz zu vermeiden.
Translation of the abstract (English)
Neural stem cells are our big hope for replacement of destroyed neural tissue. Actual preclinical and clinical research does not show the expected achievement. The interactions of the diverse factors, which affect transplanted stem cells, are to complex. This thesis was constituted as a pilot project for following experiments. Its aim was to investigate different factors influencing growth and ...
Translation of the abstract (English)
Neural stem cells are our big hope for replacement of destroyed neural tissue. Actual preclinical and clinical research does not show the expected achievement. The interactions of the diverse factors, which affect transplanted stem cells, are to complex.
This thesis was constituted as a pilot project for following experiments. Its aim was to investigate different factors influencing growth and integration of adult SVZ-stem cells transplanted in the adult insular cortex. Diverse numbers of transplanted stem cells were compared. Two types of lesion were examined to check how far local conditions influence surviving transplants. Additionally, inflammation caused by brain damage and following transplantation of exogenous stem cells was analysed. Thereby the influence of immunmodulation by minocycline and indomethacin was analysed.
The experiments with various numbers of transplanted stem cells and different types of lesion were composited. The insular cortex of adult Fischer-rats was bilateral damaged either by electrolysis or injection of NMDA or were let uninjured in control animals. Eight days after lesioning 50.000 or 500.000 / 5µl cultured, adult neural stem cells from the subventricular zone were transplanted bilaterally into the lesioned or intact insular cortex. After another 26 days the experiment was stopped by perfusion.
For investigating the inflammation reaction, minocycline or indomethacin were substituted after bilateral electrolysis of the insular cortex in adult Fischer-rats for seven days. Then 1.000.000 cultured, adult neural stem cells from the subventricular zone were transplanted bilaterally. After 14 days, the experiment was finished by perfusion.
The size, integration and morphology of the lesions and transplants were analysed by cresyl violet stain. Anti-ED1 stain was used for visualizing activated microglia and other macrophages in inflammation.
In the experiment with different numbers of transplanted stem cells, animals with NMDA-lesion and electrolysis showed less ED1 positive cells than in the controls. Non-considering the extraordinary huge transplant from animal R 18 there were trends that more cells transplanted in intact insular cortex grew and integrated better.
Animals with electrolysis showed more activated macrophages in the direct adjacency around the lesions than with NMDA. Anyway, the extension of NMDA-lesions was significantly bigger than electrolysis and transplants had lax tissue.
The immunomodulatory investigation indicated that animals treated by minocycline, after electrolysis and with or without transplantation, showed more activated macrophages than controls.
Current research does not give standards, how many stem cells should be transplanted. But it is supposed the bigger the damaged tissue area, the more stem cells you need. Additionally, there are indices that, after lesion, transplanted stem cells operate anti-inflammatory and reduce activated microglia. Tissue damage caused by hyperactive phagocytosis could be limited by stem cell transplantation.
Minocycline is actually used in clinical treatment for traumatic brain injury. Potentially, it augments activation of microglia dose-dependently. Enhancement of primary brain damage by minocycline treatment is no longer excluded. The neuroprotective and neurodestructive function of microglia is well discussed in latest research. Additional investigations are necessary to inhibit secondary effect of minocycline in clinical application.
Metadata last modified: 26 Nov 2020 05:17
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