Regelmäßige körperliche Aktivtität induziert Neo-Vaskularisation, steigert Kapillardichte und zerebralen Blutfluss und schützt vor zerebraler Ischämie

Hintergrund: Regelmäßige körperliche Aktivität reduziert das zerebrovaskuläre Risiko, die Mechanismen sind jedoch nur unzureichend verstanden. Hier untersuchten wir die Effekte von freiwilligem Laufen in einem Schlaganfallmodell der Maus mit langen Überlebenszeiten.

Methoden: 129/SV Mäuse wurden für 3 Wochen in Laufradkäfigen („exercise“, durchschnittliche Laufstrecke 4.3 km/Tag) oder normalen Käfigen (Kontrollen) gehalten. Danach wurde ein Verschluss der mittleren Zerebralarterie (MCAo) für 30min mit nachfolgender Reperfusion und Überlebenszeiten bis zu 6 Wochen durchgeführt. Die Expression der endothelialen NO Synthase (eNOS) wurde mittels RT-PCR und Western Blot gemessen. Die Regulation von endothelialen Vorläuferzellen (EPC) wurde in Blut, Knochenmark (KM) und Milz mittels FACS bestimmt. Einwanderung einer Subpopulation von KM-Zellen ins Gehirn wurde mittels einer Tie-2/LacZ KM-chimären Maus ermittelt. Neugebildete Zellen wurden mittels BrdU Immunhistochemie charakterisiert. Neo-Vaskularisation wurde mit dem Disk-Angiogenesemodell gemessen. Absoluter zerebraler Blutfluss (Iodoantipyrin) sowie Kapillardichte und –kaliber (Evansblau) wurde mit autoradiographischen Methoden bestimmt. Das Schlaganfalloutcome wurde mittels histologischer Methoden (Läsionsvolumen) sowie funktionellen Tests („water maze“, Bederson Score, etc.) quantifiziert.

Ergebnisse: Regelmäßige körperliche Aktivität reduzierte das ischämische Läsionsvolumen und verbesserte funktionelle Parameter (Bederson Score, „water maze“) sechs Wochen nach milder zerebraler Ischämie (30min MCAo/Reperfusion). Körperliche Aktivität steigerte die Expression der eNOS in der Aorta sowie die Anzahl von EPC in Blut, KM und Milz. Die Einwanderung von Tie-2 positiven KM-Zellen ins Gehirn 4 Tage nach dem ischämischen Insult war in „exercise“-Tieren gesteigert. Im Disk-Angiogenesemodell fand sich ein größeres Neo-Vaskularisationsareal in der Behandlungsgruppe. Weiterhin fand sich in der „exercise“-Gruppe eine höhere Dichte perfundierter Gefäße sowie ein höherer CBF im Läsionsgebiet sechs Wochen nach MCAo.

Zusammenfassung: In einem Mausmodell der milden zerebralen Ischämie führte regelmäßige körperliche Aktivität zu einer Hochregulation der eNOS, Steigerung von zirkulierenden EPC und Neo-Vaskularisation, verbesserter Kapillardichte und höherem CBF im Läsionsgebiet sowie langdauernder funktioneller sowie histologischer Neuroprotektion.