Autor:innen:
L. Köpke (Düsseldorf, DE)
W. Ibing (Düsseldorf, DE)
H. Schelzig (Duesseldorf, DE)
F. Simon (Düsseldorf, DE)
Fragestellung:
Eingriffe an der thorakalen Aorta können durch das notwendige Crossclamping eine Ischämie- und Reperfusionssequenz (I/R) des Rückenmarks (RM) mit folgender Paraplegie der unteren Extremitäten nach sich ziehen. Studien zeigen, dass I/R Stress im endoplasmatischen Retikulum (ER) zu einer „unfolded protein response“ (UPR) führt, der eine entscheidende Rolle bei der Entstehung von Paraplegien zugeschrieben wird.
Diese Arbeit soll die Frage beantworten, ob die präoperative pharmakologische Konditionierung mit Erythropoetin (EPO) und dessen carbamyliertem Derivates cEPO-FC das klinisch-neurologische Outcome und den molekularen ER-Stress beeinflussen kann.
Methode:
Bei 12 Monate alten Mäusen (C57BL/6J) wurde durch Abklemmen der Aorta thoracica und der Arteria subclavia sinister eine Ischämie des RM induziert. Es wurden drei Versuchsgruppen (EPO, cEPO-FC und Kontrolle) über verschiedene Reperfusionszeiträume (6h, 24h, 96h) untersucht.
Das neurologische Outcome der Tiere wurde mit Hilfe des Basso-Mouse-Scale (BMS) evaluiert.
Nach Euthanasie der Tiere wurde das RM entnommen und histologisch aufgearbeitet. Neben der Beurteilung mittels Hämatoxylin/Eosin- (HE) und Luxol Fast Blue-Färbung (LFB) wurden ER-Stress relevante Proteine (z.B. Caspase12 und GRP78) immunhistochemisch untersucht.
Die statistische Auswertung erfolgte mit SigmaPlot 13. Die Versuchsgruppen wurden mittels Kruskal-Wallis-ANOVA und Dunn’s Multiple Comparison Test verglichen. Das Signifikanzniveau lag bei p ≤ 0,05
Ergebnis:
Die klinisch-neurologischen Untersuchungen (BMS) zeigen klare Effekte von EPO (7,245; +/-3,529) und cEPO-FC (7,171; +/-3,052) gegenüber der Kontrolle (1,235; +/-2,457).
In der HE-Färbung zeigen mit EPO (2,240; +/-0,531) und cEPO-FC (2,42 +/-0,870) behandelte Tiere deutlich geringere Nekrosegrade als die Kontrolle (3,790; +/-0,852).
Weiterhin zeigt die LFB-Färbung eine höhere Neuronendichte sowohl in der EPO- (122,434; +/-82,60) als auch in der cEPO-FC Gruppe (143,913; +/-84,225) gegenüber der Kontrolle (42,192; +/-40,106).
Die Immunhistochemie zeigt eine leichte Expressionserhöhung von Caspase12 in der Kontrolle (EPO (20,15; +/-10,451), cEPO-FC (18,475; +/-9,673), Kontrolle (26,732; +/-12,914)), während die GRP78-Expression in den EPO und cEPO-FC Gruppen erhöht ist (EPO (16,908; +/-10,761), cEPO-FC (16,993; +/-9,929), Kontrolle (13,444; +/-6,900)).
Diskussion:
Die Ergebnisse zeigen, dass EPO und cEPO-FC das klinische und histologische Outcome signifikant positiv beeinflussen. Die Expression von Caspase12 spricht für eine erhöhte apoptotische Aktivität. Die erhöhte Expression von GRP78 (EPO, cEPO-FC) könnte eine gesteigerte UPR bedeuten.
Schlussfolgerung:
Natives EPO und cEPO-FC sind in der Lage, sowohl das neurologische wie auch das histologische Outcome von Mäusen nach thorakalem Aortencrossclamping signifikant zu verbessern. Die molekularen Mechanismen, auf Ebene der UPR, werden aktuell weiter untersucht.