Die pharmakologische Hemmung der NADPH Oxidase reduziert nicht den exzitotoxischen Hirnschaden bei neugeborenen Mäusen

Hintergrund: Exzitotoxizität, Inflammation und oxidativer Stress sind die wichtigsten pathogenetischen Faktoren des perinatalen Hirnschadens Frügeborener. Der exzitotoxische Hirnschaden wird durch aktivierte Mikrogliazellen vermittelt. Diese besitzen das Sauerstoffradikal (ROS) – bildende Enzym NADPH Oxidase über dessen Rolle beim perinatalen Hirnschaden bisher nichts bekannt ist.

Hypothese: 1) Exzitoxizität führt zu einer gesteigerten ROS Bildung in vivo 2) die Hemmung der NADPH Oxidase lokal (Hemmpeptid gp91ds-tat, zur Verfügung gestellt von Pagano P) oder systemisch mittels des spezifischen Hemmstoffs Apocynin (Apo) reduziert den exzitotoxischen Hirnschaden in neugeborenen Mäusen.

Design und Methode: An zwei Zentren (Paris, Innsbruck) injizierten wir Ibotensäure (bo, Glutamatanalogon) in die rechten Hemisphäre (i.k.) von 5 Tage alten Mäusen. Die entstehende Läsion ähnelt der humanen periventrikulären Leukomalazie (PVL). In einer ersten Studie (Innsbruck) wurden die Tiere in folgende Guppen randomisiert 1) Ibo + scrambled-tat Peptid i.k. 2) Ibo + gp91ds-tat Peptid i.k. In der zweiten Studie wurden die Tiere in 4 Gruppen randomisiert 1) Ibo i.k. + Vehikel intraperitoneal (i.p.), einmalig, 2) Ibo i.k. + Apo (4mg/kg) i.p, einmalig ein Stunde nach der Läsion 3) Ibo i.k. + Apo i.p. 12 Stunden vor und 4) Ibo i.k. + Apo i.p. wiederholt alle 24 Stunden für 5 Tage beginnend eine Stunde nach der Läsionssetzung. Als Endpunkte wurden die Läsionsgröße, die Anzahl der apoptotischen Zellen, Immunfärbung für oxidativen Stress (HNE) nach 24 and 120 Stunden nach dem Schaden bestimmt. In in-vitro Experimenten wurde zuvor getestet, ob das Hemmpeptid gp91ds-tat die Ibo – induzierte ROS Bildung (DCF Methode) in kultivierten Mikrogliazellen hemmt.

Ergebnisse: In vitro wurde die Ibo – induzierte Sauerstoffradikalbildung von Mikrogliazellen durch Vorbehandlung mittels gp91ds-tat vollständig gehemmt (n=7, p<0,05). In vivo steigerte die Ibotensäureinjektion den oxidativen Stress an der Stelle der Läsion. Weder die gleichzeitige lokale Gabe von dem gp91ds-tat, noch die i.p. Applikation von Apo zu verschieden Applikationszeiten reduzierte die Läsionsgröße. Im Gegenteil, in Apo behandelten Tieren war die Läsionsgröße in der weißen Substanz signifikant von 480±50 auf 731±44µM (n=9, p<0,05) angestiegen, wenn es eine Stunde nach der Schädigung verabreicht wurde.

Schlussfolgerung: Die lokale und systemische Hemmung der NADPH Oxidase hat keine neuroprotektive Wirkung in einem Tiermodell der PVL, möglicherweise weil ROS in der zellulären Signaltransduktion eine wichtige Rolle spielen kann.