NF-kB vermittelte Genexpression nach Schädel-Hirn-Trauma: Ansatzpunkte für regenerative Strategien
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt sollte klären, welche Proteinuntereinheiten von NF-kB nach Schädel-Hirn-Trauma aktiviert werden, in welchen Zellen diese Aktivierung stattfindet und wie diese Aktivierung Genexpression, Degeneration und funktionelle Regeneration im Hirngewebe beeinflusst. Entsprechende Analysen im Gehirngewebe ergaben, dass von den verschiedenen NF-kB Untereinheiten lediglich RelB und cRel in den Zellkern geschädigter Neurone translozierten, während die anderen Untereinheiten keine auffällige Translokation zeigten. Weitere Untersuchungen zur Regulation von NF-kB zeigten, dass durch Hemmung von p53 das Aktivierungsmuster von NF-kB deutlich verändert war. So war beispielsweise die neuroprotektive Wirkung des p53-lnhibitors PFT mit einer gesteigerten Transaktivierung von p65 verbunden und in den geschützten Neuronen war die Translokation von RelB nicht mehr nachzuweisen. Alle anderen untersuchten NF-kB Isoformen waren durch die Hemmung von p53 nicht beeinflusst. Weitere Studien zu Regulatoren von NF-kB führten zu völlig neuen Erkenntnissen über neuroprotektive Mechanismen, die unabhängig von der NF-kB Transaktivierung ablaufen. Die Hemmung von p53 führte zu einer Protektion von Mitochondrien, die in kultivierten Neuronen und in einem Modell der akuten Hirnschädigung durch Hypoxie auch ohne die Transaktivierung von NF-kB ablief. Zudem wurde im Modell des Schädel-Hirn-Traumas sowie in kultivierten Neuronen erstmals eine protektive Wirkung durch Hemmung der CYLD-Expression gefunden. Das deubiquitinierende Enzym CYLD kontrolliert unter anderem die Aktivierung von NF-kB und eine entsprechende CYLD Deletion führt in Keratlnozyten zur bcl-3 abhängigen Hyperproliferation. In Neuronen sowie im Gehirngewebe nach Schädel-Hirn-Trauma ist CYLD offenbar an Mechanismen der Nekroptose beteiligt einer Form des programmierten Zelltods, der unabhängig von Caspasen über Aktivierung der RIP-Kinasen abläuft. Die Unterdrückung der CYLD Expression verhinderte in Neuronen die Aktivierung von RIP-abhängiger Nekroptose, ohne dass dabei eine NF-kB Aktivierung erfolgte. Die Ergebnisse aus dem Projekt haben also zu neuen Erkenntnissen über NF-kB abhängige und NF-kB unabhängige Mechanismen geführt, die zur sekundären Gewebeschädigung und damit zum Infarktgeschehen nach Schädel-Hirn-Trauma wesentlich beitragen. Diese Mechanismen sind vielversprechende Grundlagen für Strategien der Neuroprotektion, die zur Entwicklung neuer Therapieansätze nach akuter Hirnschädigung beitragen können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Real-Time detection of neuronal cell death by impedance-based analysis using the xCelligence System. Application Note, Issue 06, Roche Diagnostics GmbH, Roche Applied Science, Penzberg, Germany, 2010
Diemert S, Dolga AM, Tobaben S, Grohm J, Culmsee C
- "The role of p53 and CYLD in mitochondrial death pathways and mechanisms of neuronal necroptosis". Dissertation, 2011
Diemert S.
- (2011). Targeting the p53 pathway to protect the neonatal ischemic brain. Ann Neurol 70(2):255-264
Nijboer CH, Heijnen G , van der Kooij MA, Zijistra J, van Velthoven CT, Culmsee C, van Bel F, Hagberg H, Kavelaars A
- (2012). Impedance measurement for real time detection of neuronal cell death. J Neurosci Methods 203(1):69-77
Diemert S, Dolga AM, Tobaben S, Grohm J, Pfeifer S, Oexler E, Culmsee C
