NeuroScienceLab Essen
Arbeitsgruppe: Restaurative Therapieforschung
Experimentelle Untersuchungen der vergangenen Jahre haben gezeigt, dass neurologische Funktionserholung nach Schlaganfall zumindest bei Nagetieren durch neuronale Plastizität fördernde Therapien gesteigert werden kann. Durch video-basierte Verhaltenstests, histochemische und molekularbiologische Methoden erforscht die Arbeitsgruppe, in welcher Weise neuronale Plastizität infolge eines Schlaganfalls durch Wachstumsfaktoren (z. B. Erythropoietin), zell-basierte Therapeutika (z.B. neurale Stamm- und Precursorzellen, Stammzell-Exosomen) und pharmakologische Substanzen (d.h., Medikamente) gefördert werden kann. Ein wichtiger Schwerpunkt der Arbeiten liegt in der Charakterisierung axonaler Nervenzellverbindungen mittels anterograden und retrograden Tract-Tracing-Methoden (Abbildung). Forschungsergebnisse der Gruppe führten bereits zur Übertragung eines Medikaments, des GABAA-α5-Antagonisten S44819, in eine große, weltweite klinische Multicenter-Studie, RESTORE Brain, welche derzeit in Europa, Nord- und Südamerika, Asien und Australien an Schlaganfallpatienten durchgeführt wird.

Unsere Forschungsprojekte im Überblick:
  • Effekte von Wachstumsfaktoren, zell-basierten Therapeutika und pharmakologischen Substanzen auf neurologische Funktionserholung, neuronale Plastizität und zerebrale Reorganisation nach fokaler zerebraler Ischämie
  • Analyse axonaler Nervenzellverbindungen durch anterograde und retrograde Tract-Tracing-Methoden)
  • Analyse von Dendritenbäumen und Synapsendichten durch Golgi-Cox Färbungen
  • Einfluss von Alter, vaskulären Risikofaktoren (u.a. Dyslipidämie) und Diäteinflüssen (fettreiche Ernährung, Mangelernährung) auf neurologische Funktionserholung und neuronale Plastizität
  • Einfluss gestörter Bluthirnschranken-Integrität (infolge der Deaktivierung sog. ATP-Bindungskassetten-Transporter) auf neurologische Funktionserholung und neuronale Plastizität

 

Erythropoietin fördert kontraläsionale axonale Plastizität


Abbildung. Erythropoietin (Epo) fördert kontraläsionale axonale Plastizität. Tract-tracing-Analyse kortikobulbärer Projektionen ipsilateral und kontralateral des Schlaganfalls in Höhe des Nucl. nervi facialis (FN) bei Mäusen nach Injektion von Cascade blue (CB) und biotinyliertem Dextranamin (BDA) in den ipsiläsionalen ud kontraläsionalen motorischen Kortex (Lokalisation der Tracerinjektion in (A)). Prozentuale Faserzahl, welche durch (B) CB und (C) BDA markiert ist und die Pyramidenbahn in Richtung des ipsiläsionalen und kontraläsionalen FN verlässt. Beachte, dass der Prozentsatz derjenigen Fasern, die nach Injektion in den läsionsseitigen motorischen Kortex zum ipsiläsionalen FN projizieren, signifikant infolge des Schlaganfall steigt. Interessanterweise stärkt Epo diese ipsiläsionale Projektion nicht, sondern reduziert sie (B). Gleichzeitig erhöht Epo den Prozentsatz BDA-markierter kontraläsionaler Pyramidenbahnfasern, die den kontraläsionalen FN innervieren (C). (D) Mikrofotografien repräsentativer ischämischer Vehicle- und Epo-behandelter Mäuse, welche BDA-markierte kortikobulbäre Fasern zeigen. Beachte, dass Epo das Faserwachstum in Richtung des kontraläsionalen FN erhöht. Daten sind Mittelwerte ± S.D. §P< 0.05/ §§P< 0.01 verglichen mit Vehicle-behandelten nicht-ischämischen Mäusen. *P< 0.05 verglichen mit Vehicle-behandelten ischämischen Mäusen.
Publikationen

Bacigaluppi M, Pluchino S, Peruzzotti-Jametti L, Kilic E, Kilic U, Salani G, Brambilla E, West MJ, Comi G, Martino G, Hermann DM. Delayed post-ischaemic neuroprotection following systemic neural stem cell transplantation involves multiple mechanisms. Brain. 2009; 132:2239-51.

Hermann DM, Chopp M. Promoting brain remodelling and plasticity for stroke recovery: therapeutic promise and potential pitfalls of clinical translation. Lancet Neurol. 2012; 11:369-80.

Reitmeir R, Kilic E, Kilic U, Bacigaluppi M, ElAli A, Salani G, Pluchino S, Gassmann M, Hermann DM. Post-acute delivery of erythropoietin induces stroke recovery by promoting perilesional tissue remodelling and contralesional pyramidal tract plasticity. Brain. 2011; 134:84-99.

Reitmeir R, Kilic E, Reinboth BS, Guo Z, ElAli A, Zechariah A, Kilic U, Hermann DM. Vascular endothelial growth factor induces contralesional corticobulbar plasticity and functional neurological recovery in the ischemic brain. Acta Neuropathol. 2012; 123:273-84.

Wang YC, Sanchez-Mendoza EH, Doeppner TR, Hermann DM. Post-acute delivery of memantine promotes post-ischemic neurological recovery, peri-infarct tissue remodeling, and contralesional brain plasticity. J Cereb Blood Flow Metab. 2016; May 11.
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