Hyperbare Sauerstofftherapie verbessert die Sauerstoffversorgung der Penumbra und modifiziert die HIF-1alpha Expression bei fokaler zerebraler Ischämie

Fragestellung: Die protektiven Mechanismen der normobaren (NBO) und hyperbaren Sauerstofftherapie (HBO) bei zerebraler Ischämie sind nur unvollständig verstanden. Selbst die grundlegende Hypothese, dass durch die Sauerstofftherapie die Oxygenierung verbessert wird, war bislang nicht untersucht. Ziel der Studie war, die Effekte der beiden Therapie auf die Gewebshypoxie und die Expression des zellulären Hypoxiesensors HIF-1alpha zu untersuchen.

Methoden: Bei Mäusen (n=72) wurde eine filamentinduzierte Okklusion der Arteria cerebri media durchgeführt (MCAO). 25min nach MCAO erhielten die wachen Tiere entweder normobare Raumluft, normobaren 100% O2, (NBO) oder 100% O2 bei 3bar (HBO) für 95min in einer HBO Kammer. Hypoxische Regionen wurden nach präischämischer Infusion des in-vivo-Hypoxiemarkers EF5 durch Immunfluoreszenz detektiert. HIF-1alpha Protein wurde nach 2h MCAO mittels Immunofluoreszenz und Immunoblotting gemessen. Die HIF-1alpha abhängige VEGF Expression wurde durch in situ Hybridisation dargestellt.

Ergebnisse: In den Laser-Doppler Flussmessungen zeigten keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich der Schwere der Ischämie zwischen den Gruppen. HBO (35,2±10,4mm²) führte zu einer signifikanten Abnahme des Areals der EF5 fluorezenten hypoxischen Regionen in dem fokalen ischämischen Gehirn im Vergleich zu NBO (46,4±11,2mm²) und Raumluft (49,1±8mm²). Die räumliche Analyse der EF5-Fluoreszenz zeigte eine Abnahme der Hypoxie im medialen Striatum und in der kortikalen ischämischen Randzone in der HBO Gruppe. Immunfluoreszenz und Immunblotting zeigten weniger HIF-1alpha Protein in der ischämischen Hemisphere der mit HBO behandelten Mäuse. In der mRNA in situ Hybridisierung zeigten war VEGFs in der HBO Gruppe signifikant stärker reduziert als bei NBO.

Schlussfolgerungen: Messungen der extrinsischen und intrinsischen Marker der Hypoxie zeigten, dass die während der Ischämie verabreichte HBO die Sauerstoffversorgung in der Penumbra verbessert. Die Modifikation des zellulären HIF-1alpha Hypoxie-Sensorsystems und dessen Effektoren könnte zur HBO induzierten zellulären Protektion gegen Ischämie beitragen.