Wissenschaftler identifizieren neue Ursache für Hirnblutungen unmittelbar nach Schlaganfall

Wissenschaftler identifizieren neue Ursache für Hirnblutungen unmittelbar nach Schlaganfall

Die Zusammenarbeit zwischen Forschern des Salk Institute und der UC Irvine weist auf neue Therapien zur Reduzierung oder Vorbeugung von Verletzungen hin

LA JOLLA – Durch die Entdeckung eines neuen Mechanismus, der es ermöglicht, dass Blut unmittelbar nach einem Schlaganfall in das Gehirn gelangt, enthüllen Forscher des Salk Institute und der University of California (UC) Irvine einen möglichen Weg zur Entwicklung neuer Therapien, die durch Schlaganfälle verursachte Schäden reduzieren oder verhindern können das Gehirn.

Schlaganfall ist eine komplexe und verheerende neurologische Erkrankung, die in den Vereinigten Staaten die vierthäufigste Todesursache und Hauptgrund für Behinderungen ist. Dies führt zu einer schweren Schädigung der Blut-Hirn-Schranke, die das Eindringen von Blutmaterial in das Gehirn ermöglicht, was zum Zelltod und zu dauerhaften kognitiven und Bewegungsbeeinträchtigungen führt, die bei Schlaganfallpatienten auftreten.

In ihrer Forschung, Axel Nimmerjahn, Assistenzprofessor am Salk Institute for Biological Studies, und Dritan Agalliu, Assistenzprofessor für Entwicklungs- und Zellbiologie an der UC Irvine, haben einen neuartigen transgenen Mausstamm entwickelt, bei dem sie mithilfe einer fluoreszierenden Markierung die barrierebildenden engen Verbindungen zwischen den Zellen erkennen, aus denen die Blutgefäße im Nervensystem bestehen. Dadurch können sie dynamische Veränderungen der Barriere während und nach einem Schlaganfall bei lebenden Tieren abbilden.

Das Mikroskopbild links zeigt Gehirnblutgefäße (rot) mit intakten Verbindungen (gelbe Linien) zwischen Zellen, aus denen die Gefäßwände bestehen. Das Bild rechts zeigt Blutgefäße und -verbindungen zwei Tage nach einem Schlaganfall. Blutmaterial ist in das Gehirn gelangt (dunkelroter Hintergrund). Wissenschaftler des Salk Institute und der UC Irvine zeigten, dass der frühe Austritt von Blutmaterial (innerhalb von 6 Stunden nach dem Schlaganfall) auf einen erhöhten Transport von Trägerproteinen durch die Zellen der Gefäßwände zurückzuführen ist und nicht, wie bisher angenommen, durch Lücken an den Verbindungsstellen.

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Bild: Mit freundlicher Genehmigung des Salk Institute for Biological Studies

Während sie feststellten, dass die Barrierefunktion nach einem Schlaganfall schnell beeinträchtigt ist (innerhalb von 6 Stunden), stellten sie unerwartet fest, dass dieses frühe Barriereversagen nicht, wie zuvor vermutet, auf den Zusammenbruch der Tight Junctions zwischen den Blutgefäßzellen zurückzuführen ist, sondern auf einen Zusammenbruch der Tight Junctions treten erst zwei Tage nach der Verletzung auf.

Stattdessen berichten die Forscher von einem dramatischen Anstieg der Trägerproteine, Serumalbumin genannt, die direkt in das Gehirngewebe fließen. Diese Proteine ​​wandern durch die Zellen, aus denen die Blutgefäße bestehen, sogenannte Endothelzellen, und nutzen dabei ein spezielles Transportsystem, das normalerweise nur in Gefäßen außerhalb des Gehirns oder in unreifen Gefäßen im Zentralnervensystem (ZNS) funktioniert. Die Arbeit der Autoren legt nahe, dass dieses Transportsystem dem anfänglichen Versagen der Barriere zugrunde liegt und den Eintritt von Blutmaterial in das Gehirn unmittelbar nach einem Schlaganfall (innerhalb von 6 Stunden) ermöglicht.

„Diese Ergebnisse deuten auf neue therapeutische Richtungen hin, die darauf abzielen, den Fluss durch Endothelzellen in der Barriere nach einem Schlaganfall zu regulieren, und sie haben das Potenzial, schlaganfallbedingte Schäden im Gehirn zu reduzieren oder zu verhindern“, sagt Agalliu.

Das Agalliu-Labor blockiert derzeit den Abbau enger Verbindungen zwischen Endothelzellen mithilfe genetischer Methoden bei Mäusen und untersucht die Konsequenzen für die Verhinderung des Fortschreitens eines Schlaganfalls. Eine frühzeitige Regulierung des spezialisierten Transportsystems im ZNS nach einem Schlaganfall, wie die Labore von Agalliu und Nimmerjahn aufgedeckt haben, könnte die Entwicklung bildgebender Verfahren oder Biomarker in Humanstudien vorantreiben, um die Anfangsstadien eines Schlaganfalls zu identifizieren und dadurch Schäden so früh wie möglich zu verhindern.

„Unsere neuen transgenen Mausstämme und Bildgebungsansätze könnten auch mechanistische Einblicke in andere ZNS-Störungen ermöglichen, die mit einer Funktionsstörung der Blut-Hirn-Schranke verbunden sind, wie etwa Gehirninfektionen, amyotrophe Lateralsklerose oder vaskuläre kognitive Beeinträchtigungen“, sagt Nimmerjahn. Das Nimmerjahn-Labor entwickelt und wendet neue lichtmikroskopische Werkzeuge an, um herauszufinden, wie ZNS-Immunzellen auf Verletzungen reagieren, Reparaturen vermitteln und die Funktion und das Verhalten des Nervensystems beeinflussen.

Die Ergebnisse der Schlaganfallstudie erscheinen am 17. April Neuron. Daniel Knowland, Ahmet Arac, Martin Hsu und Sarah Lutz von der UC Irvine; Kohei Sekiguchi mit dem Salk Institute; und John Perrino, Gary Steinberg und Ben Barres von der Stanford University trugen zu der Forschung bei.

Die Studie wurde unterstützt von der National Institutes of Health (Zuschüsse 1R01 HL116995-01 und 1DP2NS083038), die American Heart Association (Zuschuss 12BGIA11560014), der Nationale Multiple Sklerose Gesellschaft (Förderung RG4673A1/1), die Whitehall-Stiftung und der Rita-Allen-Stiftung.

Über das Salk Institute for Biological Studies:
Das Salk Institute for Biological Studies ist eine der weltweit herausragenden Grundlagenforschungseinrichtungen, in der international renommierte Dozenten in einem einzigartigen, kollaborativen und kreativen Umfeld grundlegende Fragen der Biowissenschaften untersuchen. Salk-Wissenschaftler konzentrieren sich sowohl auf Entdeckungen als auch auf die Betreuung zukünftiger Forschergenerationen und leisten bahnbrechende Beiträge zu unserem Verständnis von Krebs, Alterung, Alzheimer, Diabetes und Infektionskrankheiten, indem sie Neurowissenschaften, Genetik, Zell- und Pflanzenbiologie und verwandte Disziplinen studieren. Die Leistungen der Fakultät wurden mit zahlreichen Ehrungen gewürdigt, darunter Nobelpreise und Mitgliedschaften in der National Academy of Sciences. Das 1960 vom Polioimpfpionier Jonas Salk, MD, gegründete Institut ist eine unabhängige gemeinnützige Organisation und ein architektonisches Wahrzeichen.

Über die University of California, Irvine:
Die 1965 gegründete UC Irvine ist eine erstklassige Universität, die sich der Forschung, Wissenschaft und gemeinnützigen Arbeit widmet. Die UC Irvine wird seit 2005 von Kanzler Michael Drake geleitet und gehört mit mehr als 28,000 Studenten und Doktoranden, 1,100 Lehrkräften und 9,400 Mitarbeitern zu den dynamischsten Campussen im System der University of California. Der zweitgrößte Arbeitgeber von Orange County, UC Irvine, trägt zu einem jährlichen wirtschaftlichen Beitrag von 4.3 Milliarden US-Dollar bei. Weitere Neuigkeiten von UC Irvine finden Sie unter news.uci.edu.