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Titel: Auswirkungen von Ischämie, Hypoxie und Hyperoxie am unreifen Gehirn der Ratte: Immunhistochemische Untersuchungen und Genexpressionsanalysen
Autor: Blüml, Carolin Sigrid
Weitere Beteiligte: Maier, Rolf Felix (Prof. Dr. med.)
Veröffentlicht: 2017
URI: https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2017/0616
DOI: https://doi.org/10.17192/z2017.0616
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2017-06164
DDC: Medizin, Gesundheit
Titel(trans.): Effects of ischemia, hypoxia and hyperoxia on the immature rat brain: immunhistochemical examinations and gene expression studies
Publikationsdatum: 2019-05-29
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0

Dokument

Schlagwörter:
Hyperoxie, Hypoxie, Periventrikuläre Leukomalazie, ischemia, unilateral carotid ligation, hypoxia, Unilaterale Karotisligatur, hyperoxia, Hypoxie, Unilaterale Karotisligatur, Ischämie, Periventrikuläre Leukomalazie, Hyperoxie, Ischämie, Periventricular leukomalacia

Zusammenfassung:
Durch verbesserte intensivmedizinische Versorgung überleben inzwischen viele extrem frühgeborene Kinder. Ihre Morbidität rückt vermehrt in den Fokus. Periventrikuläre Leukomalazie (PVL), Frühgeborenenretinopathie (ROP) und andere Erkrankungen spielen eine wichtige Rolle für das Langzeit-Outcome. Der für die humane PVL typische Verlust der weißen Substanz in der periventrikulären Region kann durch ein Modell mit neonatalen Ratten imitiert werden. Bei neonatalen Long-Evans-Ratten wurde am postnatalen Tag 6 (P6) eine einseitige Karotisligatur (Ischämie) durchgeführt. Danach wurden sie gegenüber unterschiedlichen hypoxischen und/ oder hyperoxischen Konditionen exponiert. Die Gehirne wurden post mortem an P7, P11 und P21 untersucht. Immunhistochemisch wurde an P11 die Myelin-Basis-Protein (MBP)-Expression analysiert, indem verblindet Schnitte des Gehirns mit einem definierten Score bewertet wurden. Eine Genexpressionsanalyse wurde für Epo-R (erythropoetin receptor), HIF-1α (hypoxia inducible factor 1, α subunit), NOS-2 (inducible nitric oxide synthase 2), TNFα (tumor necrosis factor α) und VEGF-A164 (vascular endothelial growth factor-A164) an P7, P11 und P21 durchgeführt. In der Histologie der Gehirne zeigte sich ein schädigender Effekt in den Gruppen mit Ischämie u. Hypoxie, sowohl ipsilateral als auch kontralateral. Zusätzliche Hyperoxie verstärkte die Schädigung. Das bedeutet, dass schwere hypoxisch-ischämische Ereignisse auch die Gegenseite in Mitleidenschaft zogen. Eine Exposition mit Hyperoxie führte zu einer milden beidseitigen Schädigung. In der Genexpressionsanalyse zeigten sich generell milde Veränderungen: Es kam zu einer signifikanten Hochregulation von Epo-R ipsilateral der Ischämie + Hypoxie an P7, die im Verlauf über P11 und P21 kontinuierlich abfallend war. Auch bei TNFα kam es zu einer Hochregulation ipsilateral zur Ischämie + Hypoxie an P7, die im Verlauf bis P21 abfiel. Für VEGF-A164, HIF-1α und NOS-2 konnten keine signifikanten Veränderungen nachgewiesen werden. Mit dieser Studie konnte in Einklang mit Ergebnisse anderer Studien gezeigt werden, dass Ischämie, Hypoxie wie auch Hyperoxie jeweils isoliert, vor allem aber in Kombination zu Schädigungen des unreifen Gehirns führen.

Summary:
Progress in neonatal care has helped to greatly increase the number of infants surviving extreme preterm birth, and the focus has turned from decreasing mortality to improving morbidity. Periventricular leukomalacia (PVL), retinopathy of prematurity (ROP) and other diseases play an important role in the long-term outcome of these children. White matter damage (loss of myeline basic protein (MBP)) in the periventricular region is typical of PVL in humans and can be simulated in neonatal rat using the Rice-Vannucci-method. In this study neonatal Long-Evans rats underwent unilateral carotid ligation (UCL) inducing ischemic damage on postnatal day 6 (P6). Afterwards they were exposed to hypoxic and/ or hyperoxic conditions. Postmortem analysis of the brains was done on P7, P11 und P21. MBP damage severity was examined on P11 with immunohistochemical methods and a blinded viewer graded the brain slides using the MBP damage score. On P7, P11 and P21 gene expression studies were done on the same tissue for the Epo-R (erythropoetin receptor), HIF-1α (hypoxia inducible factor 1, α subunit), NOS-2 (inducible nitric oxide synthase 2), TNFα (tumor necrosis factor α) and VEGF-A164 (vascular endothelial growth factor-A164) genes. The immunohistochemistry revealed significant damage in the UCL groups under hypoxia on the ipsilateral side as well as the contralateral side. Treatment with hyperoxic conditions also lead to mild bilateral white matter damage. Gene expression analysis showed some mild changes. Epo-R was upregulated in UCL groups under hypoxia on the side of the induced ischemia and then decreased continuously until P21. There was also an upregulation for TNFα in the UCL groups under hypoxia on the ipsilateral side which returned to baseline levels by P21. No significant changes were detected in HIF-1α, NOS-2 and VEGF-A164. In this study, we could show that that ischemia, hypoxia and hyperoxia separately, but especially in combination damage the immature brain, which is in line with other observations made in the field.


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