Expression von Connexin 43 im Gehirn nach einer fokalen kortikalen Ischämie : molekularbiologische und immunhistochemische Charakterisierung

Haupt, Corinna GND

Ein zerebraler Infarkt kann entweder durch eine Ischämie oder durch eine Blutung im Gehirn hervorgerufen werden. Verschiedene Mechanismen führen nach einer fokalen Ischämie zur sekundären Ausbreitung des Infarktkernes, zur Schädigung in entfernten Hirnregionen sowie zur Bildung einer Glianarbe. Astrozyten gehören zu den wichtigsten Komponenten der Glianarbe. Als Reaktion auf die Verletzung des Gehirns werden sie aktiviert, hypertrophieren, proliferieren und erhöhen die Expression von Intermediärfilamenten wie dem sauren Gliafaserprotein (GFAP) und Nestin. Unter physiologischen Bedingungen zeigen Astrozyten ein hohes Maß an interzellulärer Kopplung über gap junctions. Dabei spielt Connexin 43 (Cx43) eine wichtige Rolle. Unter verschiedenen pahtophysiologischen Bedingungen und Erkrankungen des ZNS zeigen reaktive Astrozyten eine veränderte Expression von Cx43. Daher ergab sich die Frage, ob reaktive Astrozyten der Glianarbe nach einem fokalen ischämischen Infarkt auch eine solche Regulation erfahren und ob diese einer Dynamik unterliegt. Untersuchungen an Kulturen von neuronalen Progenitorzellen zeigten, dass Cx43 während der Entwicklung die Proliferation, Differenzierung und Migration der Progenitorzellen beeinflußte. Es stellte sich daher die Frage, ob Cx43 auch die Proliferation und Migration der an der Glianarbe beteiligten Astrozyten beeinflusst. Nach einem Schlaganfall weisen auch entfernt vom Infarktkern liegende Gebiete funktionelle und strukturelle Veränderungen sowie eine variierte mRNA- und Proteinsynthese auf. Daher stellte sich die Frage, ob die Expression von Cx43 in entfernt vom Infarktkern liegenden Arealen Veränderungen zeigt. Um diesen Fragen nachzugehen, wurden fokale kortikale Infarkte im Hinterpfotenareal des somatosensorischen Kortex der Ratte mittels Photothrombose ausgelöst. Die post-ischämische Expression von GFAP, Cx43 mRNA und Protein wurde am Tag 1, 3, 7, 14, 30, 60 und 120 in der Glianarbe, dem Hippokampus und dem somatosensorischen Kortex untersucht. In situ Hybridisierung und real time RT-PCR dienten zur Untersuchung der Cx43 mRNA Expression. Die Expression von GFAP und Cx43 Protein wurden mittels Immunhistochemie analysiert. Die Teilungsaktivität der reaktiven Astrozyten wurde via Applikation von BrdU nach Induktion der Ischämie untersucht. Der die ischämische Läsion flankierende, zerebrale Kortex zeigte eine gleichzeitige Heraufregulation von GFAP, Cx43 mRNA und Protein. Ab Tag 14 nach Induktion der Photothrombose war ein Band aus reaktiven Astrozyten am Boden der Läsion zu beobachten, in dem die Zellen eine Heraufregulation von Cx43 mRNA und Protein zeigten. Zur gleichen Zeit war ein Zellstrom zwischen dem lateralen Ventrikel und der Läsion sichtbar, in dem Zellen auch ein erhöhtes Maß an GFAP, Cx43 mRNA und Protein Expression zeigten. Reaktive Astrozyten der Glianarbe, die die Läsion umhüllten, besonders im Band am Boden der Läsion und im Strom zwischen dem lateralen Ventrikel und der Läsion, waren nachweislich proliferativ aktiv und exprimierten das Intermediärfilament Nestin. Im somatosensorischen Kortex der ipsilateralen Hemisphäre wurde ein transienter Anstieg von Cx43 mRNA-positiven Zellen von einer Reduktion in der Immunreaktivität des zugehörigen Proteins begleitet. Untersuchungen der einzelnen hippokampalen Strata zeigten ausschließlich im Stratum Oriens direkt unter der Läsion eine erhöhte Anzahl von Cx43 mRNA-positiven Astrozyten, die gleichzeitig eine Erhöhung der Immunreaktivität für Cx43 Protein und GFAP aufwiesen. Die vorgelegte Arbeit zeigt, dass eine fokale kortikale Ischämie die Expression von Cx43 mRNA und Protein beeinflusst. Sie liefert erste Hinweise dafür, dass Cx43 an der Bildung der Glianarbe, besonders der Proliferation und Migration der reaktiven Astrozyten, beteiligt ist. Die erhöhte Anzahl von Cx43 mRNA-positiven Zellen und die gesteigerte Expression von GFAP und Cx43 Protein im Stratum Oriens des Hippokampus lassen eine Beteiligung dieses Gebietes an der Glianarbenbildung vermuten. Die beobachtete Verringerung der Immunreaktivität für Cx43 im somatosensorischen Kortex lässt auf eine temporär gestörte interzelluläre Kommunikation schließen.

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Haupt, Corinna: Expression von Connexin 43 im Gehirn nach einer fokalen kortikalen Ischämie. molekularbiologische und immunhistochemische Charakterisierung. 2007.

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