Charakterisierung von Immunreaktionen nach traumatischer kortikaler Kontusion und Gabe von Ubiquitin im Tiermodell

Abstract

Fragestellung: Exogenes Ubiquitin verringert signifikant das kortikale Kontusionsvolumen und reduziert tendenziell die Hirnödementwicklung nach standardisiertem Schädel-Hirn-Trauma (Controlled Cortical Impact Injury = CCII) bei Ratten. Die genauen Abläufe dieser Effekte sind weiterhin ungeklärt. Einige Studien zeigten Ubiquitins immumodulatorische Eigenschaften; daher stellten wir die Hypothese auf, dass Ubiquitin die lokale, angeborene Immunantwort nach CCII beeinflusst. Material und Methoden: Sprague-Dawley Ratten wurden mit dem CCII-Modell traumatisiert. Anschließend wurde ihnen randomisiert entweder 1.5 mg/kg Ubiquitin oder 0.9% NaCl intravenös innerhalb von 5 Minuten nach CCII appliziert. IL-1β-, IL-6-, IL-10-, TNF-α- und IL-1ra- Level wurden durch rt-PCR quantifiziert.Immunezellen wurden histochemisch mit OX-42, MPO, HIS48, ED1 und GFAP angefärbt. Die Apoptoserate wurde mittels TUNEL analysiert. Ergebnisse: Die IL-10-Expression nach 3 Tagen war significant niedriger in der Verumgruppe (1.0651e5 ± 0.60931e5 vs. 2.2661e5 ± 1.2441e5 relative messenger RNA; p = 0.02) und die TNF-α-Level waren tendenziell höher in der Verumgruppe (22.011e5 ± 10.871e5 vs. 9.341e5 ± 4.441e5 relative messenger RNA; p = 0.06). Im perikontusionellen Kortex fanden sich signifikant mehr ED1-positive Zellen in der Ubiquitin-Gruppe 7 Tage nach dem Trauma (823 ± 182 cells/mm2 vs. 607 ± 189 cells/mm2; p = 0.04). Die Quantifizierung apoptotischer Zellen ergab keine Unterschiede zwischen den Gruppen. Diskussion: Exogenes Ubiquitin moduliert die Immunantwort durch seinen Einfluss auf die Infiltration von Makrophagen oder aktivierte Mikroglia und die Expression von IL-10 und womöglich auch TNF-α nach CCII. Die Auswirkungen dieser veränderten Immunantwort auf posttraumatische neurodegenerative Prozesse bleiben jedoch vorerst ungeklärt.

Objective: Exogenous ubiquitin reduces cortical contusion volume and tends to reduce brain water content after controlled cortical impact injury Controlled Cortical Impact Injury (CCII) in rats. The mechanisms how exogenous ubiquitin exerts these effects remain unclear. Some studies revealed ubiquitin’s immune modulatory abilities; therefore, we hypothesized that ubiquitin influences the local innate inflammatory response after CCII. Materials and Methods: Sprague- Dawley rats were exposed to CCII and randomized to either 1.5 mg/kg ubiquitin or 0.9% NaCl intravenously within 5 minutes after CCII. Levels of IL-1β, IL-6, IL-10, TNF-α_, and IL-1ra were quantified using rt-PCR. Immune cells were immunohistochemically stained with OX-42, MPO, HIS48, ED1, and GFAP. Apoptosis was analyzed by TUNEL. Results: IL-10 expression after 3 days was significantly lower in the verum group (1.0651e5 ± 0.60931e5 vs. 2.2661e5 ± 1.2441e5 relative messenger RNA expression; p = 0.02) and TNF-α-levels tended to be higher in the verum group (22.011e5 ± 10.871e5 vs. 9.341e5 ± 4.441e5 relative messenger RNA; p = 0.06). ED1-positive cells were significantly increased in the pericontusional cortex after ubiquitin treatment at day 7 (823 ± 182 cells/mm2 vs. 607 ± 189 cells/mm2; p = 0.04). Quantification of apoptotic cells did not differ between the groups. Conclusion: Exogenous ubiquitin modulates the immune response by influencing the infiltration of macrophages or activated microglia and the expression of IL-10 and possibly TNF-α after CCII. The effects of these changes in immune response on posttraumatic neurodegeneration still need to be clarified.