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Während über die Blutgefäße mit großem Durchmesser der Bluttransport erfolgt und dabei ein kontinuierlicher Blutstrom entsteht, sind die kleinen Gefäße für die Versorgung der Körperzellen und den Abtransport von Stoffwechsel und Abbauprodukten zuständig. Die kleinsten Gefäße werden auch als Mikrogefäße bezeichnet. Zu ihnen gehören die Arteriolen, Kapillaren und Venolen. Die Kapillaren bilden eine netzartige Struktur, das sogenannte Kapillargebiet. In den Kapillaren erfolgt der Stoff- und Gasaustausch zwischen Blut und dem umliegenden Gewebe. Wenn das Blut über die Arteriolen in das Kapillargebiet kommt, wird es dort verteilt. Dabei sinkt der Blutdruck und das Blut fließt viel langsamer. Da die Kapillaren halbdurchlässige Wände haben, kann der Austausch von Nährstoffen und Gasen erfolgen. Das Blut fließt weiter über die Venolen zu den Venen, wobei Blutdruck und Fließgeschwindigkeit wieder ansteigen.

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Die exakten molekularen und zellulären Mechanismen, welche zu Initiation und Progression der Atherosklerose und letztlich zu den gefürchteten atherosklerotischen Folgeerkrankungen, hierunter Myokardinfarkt und Apoplex, führen, sind bis heute Gegenstand vielfältiger medizinischer und biochemischer Forschungsbemühungen und noch nicht vollständig geklärt. In der vorliegenden Promotionsarbeit wurde die funktionelle Rolle des Wachstumsfaktors Progranulin in der Progression der Atherosklerose in vivo in zwei Mausmodellen näher untersucht. Im Detail wurde analysiert, inwiefern Progranulin die Adhäsion und Einwanderung von Leukozyten steuert und die Ausbildung atherosklerotischer Gefäßwandveränderungen beeinflusst. Auf dem Boden eines bereits etablierten und häufig angewandten Mausmodells der frühen Atherosklerose, nämlich der ApoE-defizienten Maus, wurde ein Doppel-Knockout-Mausmodell generiert, welches überdies auch eine Defizienz des Progranulin-Gens aufweist. Auf diese Weise konnte der Einfluss von Progranulin (PGRN) auf die Atherogenese herausgearbeitet werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Defizienz von Progranulin einen erheblichen Einfluss auf die Atheroprogression nimmt. Im Doppel-Knockout-Stamm PGRN-/-ApoE-/- war, im Gegensatz zur Kontrollgruppe PGRN+/+ApoE-/-, eine erhebliche Akzeleration und Aggravation der Atherogenese zu objektivieren gewesen. Die PGRN-/-ApoE-/- - Mäuse zeichneten sich durch eine signifikant gesteigerte feste Adhäsion von Leukozyten am Gefäßendothel atherosklerotischer Prädilektionsstellen in der Makrozirkulation der Arteria carotis aus. Darüber hinaus führte die Depletion von Progranulin zu einer übersteigerten Ausbildung atherosklerotischer Gefäßwandveränderungen. Anhand eines weiteren Mausmodells, dem Cremaster-Modell, konnte der Einfluss von Progranulin auf die dynamische Leukozyten-Endothel-Interaktion in Mikrogefäßen des Musculus cremaster im Rahmen einer sterilen Inflammation untersucht werden. Hier führte die Defizienz von Progranulin zu einer ebenfalls signifikant gesteigerten festen Adhäsion von Leukozyten an das Gefäßendothel als Reaktion auf den inflammatorischen Stimulus. Ebenso konnte eine steigende Tendenz zum Rolling und zur Transmigration in das umgebende Interstitium im Vergleich zur Kontrollgruppe PGRN+/+ aufgezeigt werden. Für Progranulin konnte somit eine zentrale Bedeutung für die Initiation und Progression der Atherosklerose belegt werden: es wirkt nicht nur regulierend auf Rekrutierung und Adhäsion von Immunzellen ein, sondern entfaltet auch, nicht zuletzt durch seinen natürlichen kompetitiven Antagonismus am TNF-Rezeptor, antiinflammatorische und atheroprotektive Wirkungen. Aus der Erkenntnis der pathophysiologischen Bedeutung von Progranulin in der Atheroprogression könnte sich eine zukunftsträchtige und vielversprechende Grundlage für die Entwicklung neuer pharmakologischer Therapieoptionen zur Prävention und Behandlung kardiovaskulärer Erkrankungen ergeben.

In der hier vorliegenden Arbeit wurde die Hypothese überprüft, ob die mittlere Mikrogefäßlängendichte im Kleinhirn bei plötzlichem Kindstod (SIDS [„sudden infant death syndrome“]) als Ausdruck einer chronischen subklinischen Hypoxie größer ist als bei alters- und geschlechtsgematchten Kontrollen (d.h. bei Kindern, die innerhalb des ersten Lebensjahres nicht an SIDS verstorben waren). Diese Hypothese basierte auf Literaturangaben über hypoxische Veränderungen im Gehirn bei SIDS, insbesondere im Hirnstamm, aber auch im Kleinhirn. Zwischen Hirnstamm und Kleinhirn besteht eine enge topografische und funktionelle Nähe in Bezug auf die Gefäßversorgung; so werden sowohl der Hirnstamm als auch das Kleinhirn aus Ästen der Arteriae vertebrales und der Arteria basilaris versorgt. Untersucht wurden insgesamt n=23 Kleinhirnhälften (je eine Kleinhirnhälfte pro Fallnummer) von Kindern, die im ersten Lebensjahr verstorben waren. Von diesen n=23 Kleinhirnhälften stammten n=9 von SIDS-Fällen (im Alter zwischen zwei und zehn Monaten verstorben), n=9 von alters- und geschlechtsgematchten Kontrollen, sowie n=5 weitere von Kontrollen, die entweder in einem früheren oder einem späteren Alter als die SIDS-Fälle gestorben waren. Für jede Kleinhirnhälfte wurde an Serien von 100 µm dicken Schnitten, die immunhistochemisch zum Nachweis von Kollagen IV aufgearbeitet und mit Cresylviolett gegengefärbt wurden, mit modernsten design-based stereologischen Methoden das Volumen aller Kleinhirnschichten sowie die Mikrogefäßlängendichte in diesen Schichten bestimmt. Bei einer Nebenuntersuchung an weiteren Schnitten aus dem Vermis erfolgte ein immunhistochemischer Nachweis von GFAP. Bis auf die äußere Granularzellschicht zeigten alle Schichten des Kleinhirns mit zunehmendem Alter einen statistisch signifikanten, altersabhängigen Anstieg des Volumens. Bis auf die innere Granularzellschicht, die bei den SIDS-Fällen im Mittel statistisch signifikant größer war als bei den gematchten Kontrollen, fanden sich keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den SIDS-Fällen und den gematchten Kontrollen. Sowohl bei den SIDS-Fällen als auch bei den Kontrollen fand sich die höchste Mikrogefäßlängendichte in der Purkinjezellschicht, und die niedrigste Mikrogefäßlängendichte in der äußeren Granularzellschicht. Die mittleren Gefäßlängendichten der einzelnen Schichten zeigten keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den SIDS-Fällen und den gematchten Kontrollen. In allen fünf Kleinhirnschichten wurden altersunabhängig sowohl bei den SIDS-Fällen als auch bei den Kontrollen Gefäßverzweigungen gefunden. Der immunhistochemische Nachweis von GFAP zeigte in der Molekularschicht bei allen Altersstufen immunpositive Bergmann-Gliafasern, und in der Purkinjezellschicht, der inneren Granularzellschicht und der weißen Substanz bei allen Altersstufen immunpositive Astrozyten. Unterschiede zwischen den SIDS-Fällen und den jeweils gematchten Kontrollen lagen bei dem immunhistochemischen Nachweis von GFAP nicht vor. Insbesondere fanden sich bei den SIDS-Fällen keine Anzeichen für Astrozyten-Aktivierung wie z. B. vergrößerte Perikarien oder kürzere, erweiterte Fortsätze. Zusammen mit den Ergebnissen der hier vorliegenden Arbeit und den Publikationen von Kiessling et al. (2013a; 2013b) liegen somit erstmals für Kleinhirne von SIDS-Fällen und gematchten Kontrollen vier verschiedene schichtenspezifische Befunde zum möglichen Vorliegen von akuter und/oder chronische Hypoxie vor, die u. a. mit modernsten design-based stereologischer Methoden erhoben wurden (Mikrogefäßlängendichten, Form und Menge von Astrozyten, Gesamtzahlen von Purkinkjezellen, und Konzentration von Calbindin-D28k in den Purkinjezellen). Dabei fanden sich keinerlei Anzeichen für akute und/oder chronische Hypoxie im Kleinhirn bei SIDS, so dass die eingangs formulierte Hypothese verworfen werden musste.

Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss der postischämischen Hypothermie auf die Integrität der Mikrogefäße nach transienter fokaler zerebraler Ischämie mit anschließender Reperfusion zu untersuchen und mögliche protektive Mechanismen darzulegen. Der Einfluss der Hypothermie auf die Mikrogefäße soll dabei im Mausmodell an Knock-Out (KO) Mutanten des PPS unter normothermer und hypothermer Behandlung genauer untersucht werden. Als Ischämiemodell wurde das „transient middle cerebral artery occlusion“ Modell (tMCAO) mit einer 3-stündigen Ischämie und 24-stündigen Reperfusionsphase (I3R24) gewählt. Neben Wildtyptieren, die als Kontrolle dienten, wurden KO Mutanten (Plg-/-, tPA-/-, uPA-/- und PAI-1-/- Mäuse) aus dem PPS nach tMCAO untersucht. Postischämisch wurde durch extrakorporale Kühlung eine 24-stündige, milde bis moderate Hypothermie erzeugt und überwacht. Nach Beendigung der hypothermen oder normothermen Behandlung erfolgte nach Perfusion die Entnahme des Gehirns. Im weiteren Verlauf wurden Gehirnschnitte zur volumetrischen, immunohistochemischen und biochemischen Aufarbeitung und Auswertung erstellt. In dieser Arbeit zeigte sich, dass die hypotherme Therapie im Mausmodell eine wirkungsvolle physikalische Methode darstellt die Schädigungen (u.a. Reduzierung des Infarktvolumens, Verminderung der Blutung) nach einem Schlaganfall effektiv zu mindern. Die gewonnenen Ergebnisse aus den Hypothermiedaten belegen, dass die Reduzierung des ischämischen Schadens unter Hypothermie kein reiner Temperatureffekt ist. Dafür spricht unter anderem die starke Supprimierung der uPA Aktivität bei gleichbleibender tPA Aktivität unter hypothermer Therapie. Die stabilen Konzentrationen der Inhibitoren TIMP-1 und TIMP-2 bei gleichzeitig sinkender MMP-9 Konzentration, sprechen ebenso für die selektive Wirkung der Hypothermie. Somit wird das proteolytische Gleichgewicht aus Proteasen (MMPs) und den zu gehörigen Inhibitoren (TIMPs) in Richtung Inhibition verschoben. Mit Hilfe der hier verwendeten Knock-Out Mutanten im Ischämie-Reperfusionsmodell konnte bestätigt werden, dass die Proteasen des PPS entscheidend für den ischämischen Schaden sind. So wirkte sich vor allem die Deletion des Plasminogenaktivators uPA abschwächend auf den mikrovaskulären Schaden aus. Wird ein wichtiger Inhibitor des PPS, PAI-1, genetisch deletiert, so stieg der ischämische Schaden, gezeigt am Infarktvolumen und den geschädigten Mikrogefäßen, an. Die Hypothermiebehandlung an Knock-Out Tieren des PPS zeigten selektive Schutzmechanismen für die zerebralen Mikrogefäße. Der deutlichste Effekt konnte durch die Modulation des uPA erzielt werden. Hypothermie beeinflusst das schädigende uPA überproportional. tPA dagegen scheint während der Hypothermie eine protektive Wirkung auf das mikrovaskuläre System zu entfalten. So legen die Ergebnisse dieser Studie eine Wirkweise über die Regulation des MMP-Inducers EMMPRIN nahe; tPA ist möglicherweise verantwortlich für ein Reduzierung des EMMPRINs und damit für eine Reduzierung der Matrixmetalloproteasen. In dieser Arbeit konnte mit dem gewählten experimentellen Aufbau, der Kombination einer moderaten Hypothermie mit ausgewählten Knock-Out Mutanten des PPS, im Ischämie- Reperfusionsmodell eindeutig gezeigt werden, dass Hypothermie einen selektiven Schutz bei der Behandlung der zerebralen Ischämie bietet. Einige Mechanismen konnten aufgezeigt werden und bieten Ansatzpunkte für weitere, eventuell klinisch anwendbare Therapiemöglichkeiten.

Ziel der Studie Das Erlernen der Anfertigung von Mikrogefäßanastomosen stellt in der Ausbildung von Chirurgen ein Problem dar, da auf der der einen Seite am Patienten für die Erzielung eines hohen Qualitätsniveaus nur geübte Kollegen tätig sein können, auf der anderen Seite tierexperimentelle Ausbildungsmethoden nur in begrenztem Umfang eingesetzt werden können und sollten. Das Übungsniveau, das ein Chirurg in seiner Ausbildung zum Beginn des Einsatzes am Patienten erreicht haben sollte, konnte bislang nicht quantifizierbar vorgegeben werden. Daraus ergab sich die Entwicklung und Etablierung eines videobasierten Lehrprogramms für das Erlernen der Grundlagen praktischen mikrochirurgischen Arbeitens. Die Verwendung des erstellten Lehrprogramms soll zu einer bedeutenden Reduzierung von Experimenten am narkotisierten Tier führen, anstelle der Versuchtiere dient ein rechnergestütztes Messsystem zur Beurteilung der im Kurs angefertigten Anastomosen. Methodik Der Studie liegen drei wichtige Zielvorgaben zugrunde: 1. Erstellung eines mikrochirurgischen Ausbildungsprogramms für einen drei Tage umfassenden Kurs. Schrittweise werden mikrochirurgische Nahttechniken von Anastomosen erlernt, zunächst anhand von Lehrvideosequenzen, unterstützt durch animierte Grafiken. Im Anschluss erfolgen praktische Übungen am Ex-vivo-Modell. Als Übungsmaterial dienen Gefäße von Hühnerschenkeln aus dem Lebensmittelhandel. 2. Aufbau eines Messsystems zur Bestimmung der Durchflusseigenschaften der genähten Gefäße. Der Messaufbau ermöglicht die optische Beurteilung wie im lebenden Situs und die physikalische Qualitätskontrolle der Anastomosen. 3. Messung der Qualität der erstellten Anastomosen mit dem neuen objektiven Messsystem in einem Pilotkurs (n= 6) und in einem Ausbildungskurs (n=13). Die Daten dienen zum einen der Beurteilung des Lernfortschritts für jeden Teilnehmer, zum anderen bei nachgewiesenem Lernfortschritt als Bestätigung für diese neuartige Kursform. Ergebnisse Die Teilnehmer erstellten zu Übungszwecken insgesamt je fünf bis sieben Anastomosen. Bei allen Kursteilnehmern konnten deutliche Verbesserung der mikrochirurgischen Fähigkeiten beobachtet werden. Während des I. Münchner Mikrochirurgischen Operationskurses führte im Mittel die Anlage der ersten Anastomose zu einer Erhöhung des Durchflusswiderstands (5,18 Prozent). Es wurden im Mittel 32,76 Minuten benötigt. Die mittlere Standardabweichung lag bei 136,08 Mikrometern. Im Laufe der ersten Übungen zeigte sich durch Qualitätsverbesserung und erhöhte Schnelligkeit eine deutlich ansteigende Lernkurve der Teilnehmer. Während der 6. und 7. Übung stellte sich bei den Kursteilnehmern ein individuelles Plateau ein. Die Zunahme des genähten Gefäßes betrug nun im Durchschnitt nur noch 0,81 Prozent, bei einer Nahtdauer von nur noch 23,66 Minuten. Die mittlere Standardabweichung lag nur noch bei 118,33 Mikrometern. Schlussfolgerung Während der Lehreinheiten wurde eine enorme Verbesserung der Fähigkeiten der Kursteilnehmer erreicht. Die mikrochirurgische Fähigkeit zur Anastomosenanlage war bei allen Teilnehmern nach Absolvieren des Kurses für die klinische Anwendung ausreichend. Die Qualität der im Kurs erstellten Anastomosen ist erstmals anhand von klinisch kritischen Parametern quantitativ evaluierbar, somit ist der Lernerfolg objektiv darstellbar. Hieraus ergab sich ein gutes Feedback und eine Motivationssteigerung für die Kursteilnehmer. Ein Ausbildungskurs, der eine Reduzierung von Tierexperimenten mit einem hohen Motivationsniveau durch quantifizierbare Lernerfolge verbindet, wurde bislang im Bereich der Mikrogefäßchirurgie nicht angeboten. Das hier vorgestellte videobasierte Lehrprogramm eignet sich auch nach Absolvieren des Kurses zur Aufrechterhaltung der mikrochirurgischen Fähigkeiten durch regelmäßiges Training mit Hühnerschenkeln aus dem Lebensmittelhandel in Verbindung mit der Lehr-DVD.

Die protektive Wirkung von Immunsuppressiva auf den hepatischen I/R-Schaden deutet darauf hin, dass T-Zellen bei diesem alloantigen-unabhängigen Ereignis eine Rolle spielen. Die Mechanismen der Aktivierung bzw. der mikrovaskulären Rekrutierung von CD4+ T-Zellen bei alloantigen-unabhängiger I/R der Leber sind jedoch weitgehend ungeklärt. Ziele der vorliegenden Arbeit waren daher (1) die Rekrutierung von T-Zell-Subopulationen in den postischämischen hepatischen Mikrogefäßen in vivo zu untersuchen, (2) die Mechanismen einer Interaktion von CD4+ T-Zellen und Thrombozyten während hepatischer I/R zu analysieren, (3) die Rolle von CD4+ T-Zellen an der Ausbildung des hepatischen I/R-Schadens zu beurteilen, (4) zu untersuchen, ob die postischämische Rekrutierung von CD4+ T-Zellen MHC Klasse II-abhängig stattfindet und (5) zu analysieren, ob CD4+ T-Zellen während hepatischer I/R mit Kupffer-Zellen interagieren. In der vorliegenden Studie konnte erstmals in vivo der Typ, die mikrovaskuläre Lokalisation und die Kinetik der Lymphozyten-Endothelzell-Interaktion während hepatischer I/R intravitalmikroskopisch charakterisiert werden. So konnte gezeigt werden, dass insbesondere CD4+ T-Zellen, und nicht CD8+ T-Zellen, während I/R in der hepatischen Mikrozirkulation akkumulieren. Diese Akkumulation tritt hauptsächlich in den Sinusoiden auf, nur zu einem geringeren Teil in den postsinusoidalen Venolen. Bereits nach 30-minütiger Reperfusion ist gegenüber der schein-operierten Gruppe eine signifikante Zunahme der Anzahl akkumulierter CD4+ T-Zellen in den Mikrogefäßen der Leber zu beobachten, die Anzahl emigrierter CD4+ T-Zellen nimmt im Verlauf der Reperfusionszeit signifikant zu. Im Rahmen der Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass CD4+ T-Zellen an der Ausbildung des hepatischen I/R-Schadens beteiligt sind. Über CD40L- und CD28-abhängige Signalwege ist die postischämische Akkumulation von Thrombozyten und Leukozyten in der hepatischen Mikrozirkulation von CD4+ T-Zellen abhängig. Darüber hinaus wird die Ausbildung des mikrovaskulären Schadens, gemessen anhand des sinusoidalen Perfusionsdefizites, sowie die Ausbildung des hepatozellulären Schadens, gemessen anhand der hepatischen Transaminasen, CD40L- und CD28-abhängig über CD4+ T-Zellen mediiert. Mittels simultaner Visualisierung zweier Zellpopulationen in vivo konnte in dieser Dissertations¬schrift erstmals nachgewiesen werden, dass CD4+ T-Zellen und Thrombozyten während hepatischer I/R kolokalisieren. Unter Verwendung P-Selektin- und CD40L-defizienter Mäuse konnte in vivo nachgewiesen werden, dass eine feste Adhärenz zwischen Thrombozyten und CD4+ T-Zellen über P-Selektin und PSGL-1 vermittelt wird, während die kostimulatorischen Moleküle CD40 und CD40L eine reziproke Aktivierung unter Thrombozyten und CD4+ T-Zellen bedingen. In einem weiteren Abschnitt dieser Studie konnte unter Verwendung von blockierenden Antikörpern schließlich erstmals in vivo gezeigt werden, dass die im Rahmen der hepatischen I/R stattfindende Aktivierung von CD4+ T-Zellen MHC-Klasse II-unabhängig abläuft. Schließlich wurde in einem weiteren Abschnitt dieser Dissertationsschrift erstmals in vivo nachgewiesen, dass eine reziproke Aktivierung von Kupffer-Zellen und CD4+ T-Zellen während hepatischer I/R vorliegt. Die Anzahl postischämisch akkumulierter CD4+ T-Zellen ist nicht nur nach vollständiger Depletion von Kupffer-Zellen, sondern auch nach selektiver Unterbindung der Signalwege über TNF-α und IL-6 sowie des Abfangens freier Sauerstoffradikaler signifikant vermindert. Vice versa konnte hier Anhand der Untersuchung der Phagozytoseaktivität von Kupffer Zellen mittels Latex-Beads gezeigt werden, dass CD4+ T-Zellen die Aktivität von Kupffer-Zellen beeinflussen. Weitergehende Untersuchungen zur reziproken Aktivierung von Kupffer-Zellen und CD4+ T-Zellen konnten unter Verwendung von Durchflusszytometrie zeigen, dass proinflammatorische Mediatoren wie TNF-α und IL-6, vornehmlich freigesetzt durch Kupffer-Zellen während hepatischer I/R, nicht nur direkt aktivierend auf CD4+ T-Zellen wirken, sondern auch sinusoidale Endothelzellen aktivieren können. Eine Aktivierung der sinusoidalen Endothelzellen mit entsprechender Alteration der Expression von Adhäsionsmolekülen, wie z.B. ICAM-1, VCAM-1 und VAP-1 stellt wiederum einen pathophysiologischen Mechanismus dar, der mit einer konsekutiven Verstärkung der Akkumulation von CD4+ T-Zellen nach I/R verbunden ist. Zusammenfassend weisen diese in vivo Daten darauf hin, dass hepatische I/R die Akkumulation und Emigration von CD4+ T-Zellen, jedoch nicht von CD8+ T-Zellen induziert. Adhärente CD4+ T-Zellen sind in Sinusoiden mit Thrombozyten kolokalisiert; dies lässt eine gegenseitige Aktivierung beider Zelltypen durch direkten Zellkontakt oder über die Aktivierung des Endothels vermuten. Eine CD4 T-Zell-Defizienz geht mit einer Verminderung der postischämischen Thrombozytenakkumulation und mit einer Reduktion des mikrovaskulären I/R-Schadens einher. Die postischämische Rekrutierung von CD4+ T-Zellen in hepatischen Mikrogefäßen wird durch Kupffer-Zellen, wahrscheinlich über die Freisetzung von Sauerstoffradikalen, TNF-α und IL-6, vermittelt.

Thu, 5 Mar 2009 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/10105/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/10105/1/Buescher_Christine.pdf Büscher, Christine

Das leichte Schädelhirntrauma stellt in der Altersgruppe zwischen dem 15. und dem 25. Lebensjahr mit einer Inzidenz von 600 Personen/100000 Gesamtbevölkerung in Deutschland eine der häufigsten neurologischen Erkrankungen dar. 10-20% der Betroffenen leiden an chronischen posttraumatischen Leistungseinbussen, ohne zerebral einen makroskopisch erkennbaren Schaden aufzuweisen. In dieser Dissertation konnte im experimentellen Tiermodell des leichten Schädelhirntraumas erstmals der Verlust von Basalmembranbestandteilen als ein mikroskopisches Korrelat im Sinne einer deutlichen Störung der für die normale Funktion des Gehirns notwendigen Blut-Hirn-Schranke gezeigt werden. Dieses mikroskopische Korrelat äusserte sich in der Zerstörung der Integrität der Basalmembran und ihrer Verankerung mittels Integrinen in der extrazellulären Matrix. 24 Stunden nach einem milden Flüssigkeits-Perkussions-Trauma zeigte der Kortex der Ratten einen Verlust von 31 ± 6% (p < 0,03) des Basalmembran-bestandteiles Kollagen Typ IV im Western Blot gegenüber der nicht-traumatischen Seite und bestätigte somit den bereits in Vorarbeiten in der Immunhistochemie festgestellten Verlust von 19 ± 4% (p < 0,009) der gefärbten Kollagenfläche, als auch mit 29 ± 6% (p < 0,02) der Reduktion der Gesamtanzahl der durch Kollagen identifizierten Mikrogefäße. Dieser Verlust war nach 12 Stunden Überlebenszeit erst als Trend zu sehen und erst nach 24 Stunden Überlebenszeit signifikant. Der beobachtete Verlust war auf den Kortex der Traumaseite beschränkt, das heißt die Basalganglien blieben unbeschädigt. Verglichen mit ischämischen Veränderungen nach MCAO/R (Verschluss der Arteria cerebri media und Reperfusion) war der Kollagen Typ IV Verlust im milden SHT weniger ausgeprägt, als auch von einem unterschiedlichen Verteilungsmuster, da im MCAO/R der mikrovaskuläre Basalmembranschaden hauptsächlich in den Basalganglien zu finden ist, im experimentellen SHT jedoch in kortikalen Arealen. Auch im Bereich der Verankerung der Basalmembran fand sich ein ausgeprägter Verlust der Zell-Adhäsions-Molekül Untergruppe genannt Integrine. Die untersuchten Integrinuntereinheiten α1, α6 und β1 finden sich entlang des Endothels der kleinen hirnversorgenden Gefäße. Als direkte Folge auf ein moderates Schädelhirntrauma in der Ratte treten hier deutliche Verluste auf. Die mit α1-Integrin Antikörper durchgeführte Immunhistochemie zeigte von allen drei untersuchten Integrinsubgruppen die stärkste Reduktion: Die angefärbte maximale Fläche nahm sowohl in der 12-Stunden-Überlebensgruppe, als auch in der 24-Stunden-Überlebensgruppe signifikant gegenüber der nicht-traumatischen Seite ab. Die 12-Stunden-Gruppe erfuhr eine Reduktion der maximalen α1 Integrinfläche um 8 ± 2% (p < 0,01; Abbildung 30), die 24-Stunden-Gruppe sogar eine Reduktion der maximalen α1-Integrinfläche um 13 ± 2% (p < 0,001). Die ebenfalls untersuchte α1 Integrinintensität nahm in einem vergleichbarem Maß signifikant ab, in der 12-Stunden-Überlebensgruppe um 8 ± 1% (p < 0,01), in der 24-Stunden-Überlebensgruppe um 14 ± 2% (p < 0,01). Etwas weniger stark ausgeprägt und erst nach 24 Stunden Überlebenszeit signifikant, folgten die beiden Integrinuntereinheiten β1 und α6 mit 12 ± 2% (p < 0,005) respektive 8 ± 2% (p < 0,05) Verlust der gefärbten Integrinfläche, sowie 10 ± 3% (p < 0,05) respektive 7 ± 1% (p < 0,005) Verlust der Integrin Färbeintensität. Dieser Effekt konnte nur in kortikalen Arealen des Gehirns entdeckt werden, wie bereits zuvor die Schäden der Basalmembran, und war auch im Zeitverlauf parallel zum Verlust von Kollagen Typ IV. Auch war, verglichen mit ischämischen Veränderungen nach MCAO/R, der Integrinverlust im milden SHT weniger ausgeprägt und von einem unterschiedlichen Verteilungsmuster. Die vorbeobachteten Verluste dieser Integrinuntereinheiten (entsprechend Kollagen Typ IV) werden nach MCAO/R hauptsächlich in den Basalganglien gefunden, im experimentellen SHT jedoch in kortikalen Arealen. Als ursächlich für die beobachteten und deutlichen Schäden der mikrovaskulären Basalmembran des Gehirns auch nach dem milden experimentellen Schädelhirntrauma wäre am ehesten die Aktivierung der Matrix-Metallo-Proteasen als einer der drei Hauptwege der Proteolyse (Plasminogen-Plasmin-System, Matrix-Metallo-Proteasen und Inflammation) zu vermuten. Zudem könnten auch die Basalmembranbestandteile selbst, die als Reaktion auf ein Trauma freigesetzt werden, insbesondere Untereinheiten von Kollagen Typ IV, verborgene Bindungsstellen zur Signalvermittlung präsentieren, welche eine Kaskade von intrazellulären Zerstörungsmechanismen anstossen könnten. Zukünftige Untersuchungen sollten sich daher auf die drei bisher bekannten proteolytischen Hauptwege, sowie die Basalmembranbestandteile selbst und ihre Auswirkungen auf die Regeneration der Mikrogefäße stützen, um ein besseres Verständnis für die in den Verlust von Basalmembran involvierten Prozesse während eines Schädelhirntrauma zu entwickeln. Zukünftige Therapien des leichten bis moderaten experimentellen Schädelhirntraumas sollten daher möglicherweise bereits während der akutmedizinischen Versorgung in Betracht gezogen werden. Man sollte anhand der Ergebnisse dieser Dissertation in Betracht ziehen, dass die hier vorgestellte Studie auch im milden experimentellen Schädelhirntraumamodell bereits zum frühen Zeitpunkt von 24 Stunden Überlebenszeit stabil signifikante Verluste von Basalmembranbestandteilen nachweisen konnte. Therapeutische Strategien sollten sich daher auch nach mildem Schädelhirntrauma auf eine Wiederherstellung der endothelialen Basalmembran konzentrieren, insbesondere um die oben beschriebenen Folgeschäden durch im Blut gelöste Bestandteile der Basalmembran, ihre Interaktion mit Integrinen und den nachfolgenden intrazellulären Signalkaskaden zu unterbinden. Optimalerweise sollten diese Strategien bereits für den akutmedizinischen Zeitpunkt geplant werden.

96 Der hepatische Ischämie-Reperfusionsschaden stellt ein relevantes klinisches Problem nach Lebertransplantation und Leberteilresektion sowie nach hämorrhagischem Schock dar. Es gibt zunehmend Hinweise darauf, daß Thrombozyten an der Ausbildung des hepatischen Ischämie-Reperfusionsschadens beteiligt sind. Bislang liegt jedoch keine Studie vor, in welcher die Mechanismen der Interaktion von Thrombozyten mit dem postischämischen hepatischen Endothel in vivo analysiert wurden. Insbesondere ist nicht geklärt, inwiefern diese Interaktion die Induktion und den Schweregrad des hepatozellulären Schadens beeinflußt. Ziele der Studie waren daher (1) die Thrombozyten-Endothelzell-Interaktion nach hepatischer I/R mittels intravitaler Fluoreszenzmikroskopie systematisch in Abhängigkeit von der Ischämie- und Reperfusionszeit quantitativ zu analysieren, (2) zu untersuchen, welche Mechanismen die Thrombozyten-Endothelzell-Interaktion in der Leber vermitteln und (3) zu analysieren, welchen Einfluß diese Interaktion auf den Ischämie-Reperfusionsschaden der Leber hat. An einem etablierten murinen Modell der warmen hepatischen Ischämie-Reperfusion wurde die Thrombozyten-Endothelzell-Interaktion mittels intravitaler Videofluoreszenzmikroskopie untersucht. Thrombozyten wurden von separaten syngenen Spendertieren isoliert, ex vivo mit Rhodamin-6G markiert, intravenös zu den jeweiligen Reperfusionszeitpunkten appliziert und bezüglich ihrer Interaktion mit dem Endothel der hepatischen Mikrogefäße quantitativ analysiert. Zur begleitenden Analyse des hepatischen Ischämie-Reperfusionsschadens wurden die sinusoidale Perfusionsrate, die Aktivität der Leberenzyme GOT/GPT im Serum und die Apoptosemarker Caspase-3- Aktivität und Anzahl TUNEL-positiver Zellen im Lebergewebe bestimmt. Durch Verwendung P-Selektin-defizienter Tiere (sowohl Thrombozytenspender als auch Thrombozytenempfänger) wurde die Rolle von endothelialem vs. thrombozytärem PSelektin für die Thrombozyten-Endothelzell-Interaktion untersucht. Des weiteren wurde versucht, durch Applikation eines Fibrinogen-Antikörpers die differentielle Bedeutung von Thrombozyten im Vergleich zu Leukozyten an der Ausbildung des Organschadens der Leber nach I/R in vivo aufklären. Es konnte gezeigt werden, daß hepatische Ischämie-Reperfusion eine Interaktion von Thrombozyten mit dem Endothel in präsinusoidalen Arteriolen, Sinusoiden und postsinusoidalen Venolen induzierte. Das Ausmaß dieser Interaktion war von der Ischämiedauer abhängig, während hingegen die Reperfusionsdauer keinen wesentlichen Einfluß hatte. Die vermehrte Thrombozytenadhäsion ging mit einem signifikanten Anstieg des mikrovaskulären und zellulären Organschadens einher. Untersuchungen an P-Selektin-defizienten Tieren demonstrierten, daß das endotheliale und nicht das thrombozytäre P-Selektin das Rollen und die nachfolgende Adhärenz von Thrombozyten in Arteriolen und Venolen der Leber vermittelte. Darüberhinaus war der postischämische Organschaden in P-Selektin-defizienten Tieren signifikant reduziert. Mittels der Blockade von Fibrinogen während der Reperfusionsphase konnte gezeigt werden, daß Fibrin(ogen) die postischämische Thrombozytenadhäsion vermittelte, an der Leukozytenadhärenz jedoch nicht beteiligt war. Die selektive Hemmung der Thrombozyten-Endothelzell-Interaktion führte zu einer signifikanten Reduktion des mikrovaskulären Schadens sowie der Apoptoseinduktion in der Leber nach Ischämie- Reperfusion. Somit demonstriert diese Studie erstmals in vivo, daß den Thrombozyten bei der Ausbildung des hepatischen I/R-Schadens eine wichtige Bedeutung zukommt.