Konfokales Laserscanning-Mikroskop
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Forschungsschwerpunkt der Klinik für Kinderheilkunde I liegt in der translationalen Untersuchung von Mechanismen der perinatalen Hirnschädigung von Frühgeborenen und kranken Neugeborenen. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf den unreifebedingten Entwicklungsstörungen des Gehirns. Der wesentliche Inhalt der experimentellen Studien (Tiermodelle, Zellkulturen) sind Untersuchungen zum Einfluss perinataler Umgebungsfaktoren und therapeutischer protektiver und regenerativer Therapiestrategien auf die oligodendrogliale und neuronale Proliferation und Differenzierung, Zelltod und Aussprossung, sowie beteiligter intrazellulärer Signalwege. Seit der Inbetriebnahme des Gerätes wurden unterschiedliche Projekte bearbeitet: Ein von der DFG gefördertes Projekt zu Auswirkungen von Anästhetika auf das unreife Gehirn konnte inzwischen abgeschlossen werden. Die letzte Arbeit zu den Langzeitauswirkungen von Propofol ist 2013 publiziert worden. Ein von der C.D. Stiftung und dem IFORES Programm des Universitätsklinikums Essen gefördertes Projekt untersucht die Rolle des Adhäsionsmoleküls CEACAM auf die Entwicklung des unreifen Gehirns. Es konnte inzwischen gezeigt werden, dass CEACAM1 im sich entwickelnden Nagergehirn auf Oligodendrozyten verschiedener Reifestadien exprimiert wird. Diese Expression findet parallel zur Myelinisierung statt und wird in einem Modell der Frühgeborenenhirnschädigung mit Myelinisierungsstörung moduliert (Hyperoxie/Inflammation). Auch wird die Myelinbildung von Oligodendrozyten durch CEACAM1 stimuliert. In einem weiteren durch die Kulturstiftung Essen unterstützten Projekt wird die potentiell therapeutische Wirkung von Fingolimod, einem S1P-Rezeptor Modulator, im Hyperoxiemodell evaluiert. Besonderes Augenmerk liegt hierbei auf der Visualisierung und Quantifizierung der Veränderungen der Myelinsierung (siehe Abb. HO).Innerhalb eines weiteren DFG-geförderten Projekts, werden derzeit Untersuchungen bezüglich der Gewebeprotektion nach intranasaler mesenchymaler Stammzell (MSC)-Applikation in Kombination mit therapeutischer Kühlung im Modell der neonatalen Hypoxie-Ischämie (HI) untersucht. Dass eine intranasale Applikation muriner und humaner MSCs zu einer verminderten Gewebeschädigung und verbesserter motorischer Entwicklung führt ist bereits beschrieben. Inwiefern jedoch die klinische Standardtherapie der Kühlung post-HI additive Effekte innerhalb dieses Modells liefert, ist weiterhin unklar. Mittels der Konfokalmikroskopie erfolgt derzeit die Evaluation von Gewebeschnitten entsprechend behandelter Versuchsgruppen. Dabei wird, über Kolokalisationsanalysen besonderes Augenmerk auf den Untergang der maßgeblich betroffenen Zellpopulationen, der Neurone und Oligodendroglia, und deren potentielle Erholung und verbesserte Differenzierung gelegt. Weiterführende Untersuchungen lassen über immunhistochemische Kolokalisationsanalysen Aufschluss darüber erwarten, inwiefern die MSC-Applikation und/ oder Kühlung zu einer verbesserten Blut-Hirn-Schranken Funktion führt. In einem durch die Mercator Stiftung geförderten Projekt wird die Rolle der MAP-Kinase Ras in Neuronen und im weiteren Verlauf in sich entwickelnden Oligodendrozyten evaluiert. In Ergänzung zu den benannten Kolokalisationsanalysen in Gewebeschnitten des Gehirns, die durch die hochauflösende Aufnahmen des Gerätes ermöglicht wurden, werden zusätzlich Life Cell Imaging Studien mit Videoanalyen im Langzeitverlauf zu den molekularen Mechanismen der oligodendroglialen und neuronalen Aussprossung unter verschiedenen Bedingungen wie z.B. Hyperoxie untersucht. Unter Verwendung des Gerätes wurden in den beschriebenen Forschungsansätzen vielversprechende Ergebnisse im Hinblick auf die zugrundeliegende Pathologie und die Etablierung neuer Therapieoptionen herausgearbeitet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Interaction of inflammation and hyperoxia in a rat model of neonatal white matter damage. PLoS One 2012; 7:e49023
Brehmer F, Bendix I, Prager S, van de Looij Y, Reinboth BS, Zimmermanns J, Schlager GW, Brait D, Sifringer M, Endesfelder S, Sizonenko S, Mallard C, Bührer C, Felderhoff-Mueser U, Gerstner B
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CEACAM1 expression in oligodendrocytes of the developing rat brain shows a spatiotemporal relation to myelination and is altered in a model of encephalopathy of prematurity. Dev Neurosci 2013; 35:226-40
Prager S, Singer BB, Bendix I, Schlager GW, Bertling F, Ceylan B, Keller M, Felderhoff-Mueser U, Ergün S
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Effect of propofol in the immature rat brain on short- and long-term neurodevelopmental outcome. PLoS One 2013; 8:e64480
Karen T, Schlager GW, Bendix I, Sifringer M, Herrmann R, Pantazis C, Enot D, Keller M, Kerner T, Felderhoff- Mueser U
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Inhibition of acetylcholinesterase modulates NMDA receptor antagonist mediated alterations in the developing brain. Int J Mol Sci 2014; 15:3784-98
Bendix I, Serdar M, Herz J, von Haefen C, Nasser F, Rohrer B, Endesfelder S, Felderhoff-Mueser U, Spies CD, Sifringer M
