Selektiver neuronaler Zelltod nach milder fokaler Ischämie in der Maus

Abstract

Ziel dieser Arbeit war, den neuronalen Zelltod im Striatum der Maus nach transienter fokaler Ischämie mittels histochemischer und immunhistochemischer Detektion methodisch zu quantifizieren und zu klassifizieren. Hierbei wurden das Verteilungsmuster und die Dichte der einzelnen Subtypen der Interneurone im läsionierten und intakten Striatum systematisch evaluiert. Im hier verwendeten in-vivo Tiermodell der Maus wurde durch eine 30-minütige Okklusion der linken A. cerebri media (MCAO) und anschließender 6-wöchiger Überlebenszeit eine striatale Ischämie induziert. Nach MCAO, Dekapitation und histologischer Aufarbeitung des Gehirnmaterials wurde im ischämischen dorsolateralem Striatum ein selektiver neuronaler Zelltod nachgewiesen, wobei auf allen Ebenen des ischämischen Striatum eine signifikante Atrophie in Relation zu dem Striatum der kontralateralen Hemisphäre stattgefunden hat. Projektionsneurone zeigten erwartungsgemäß im Vergleich mit Interneuronen und Gliazellen bei weitem die geringste Resistenz gegenüber ischämischen Prozessen. Die einzelnen Populationen der Interneurone reagierten mit einer selektiven Widerstandsfähigkeit gegenüber der milden Ischämie: Die höchste Resistenz zeigten calretininerge Interneurone, gefolgt von somatostatinergen, cholinergen und schließlich parvalbuminergen Interneuronen, wobei nur ChAT- sowie Parvalbumin-positive Interneurone einen signifikanten Zellverlust demonstrierten. Desweiteren zeigten alle Populationen der Interneurone im ipsilateralen Striatum morphologische Veränderungen wie Reduktion der dendritischen Verzweigungen und Zell-zu-Zell Kontakte. Im intakten Striatum waren die mit Abstand am Häufigsten vorkommenden Interneurone diejenigen, die neben GABA auch Parvalbumin exprimierten. Trotz des hohen postischämischen Zellverlustes waren diese Neurone auch im ischämischen Striatum die größte Subpopulation unter den Interneuronen. Somatostatinerge Neurone waren im intakten Striatum der Dichte nach am zweithäufigsten, cholinerge Neurone wurden im kontralateralen Striatum als drittgrößte Population unter den Interneuronen immunhistochemisch identifiziert. Calretininerge Neurone waren mit Abstand sowohl im ischämischen wie auch im intakten Striatum die kleinste Subpopulation unter den Interneuronen. Im Gegensatz zu der Zellanzahl erreichten die Werte der Zelldichte in Relation zu der des intakten Striatum in keinem Fall Signifikanz. Chat-, Somatostatin-, und Calretininpositive Interneurone zeigten im ischämischen Striatum bezogen auf das intakte Striatum der Gegenseite eine Erhöhung der Zelldichte über 100 %, die sich jedoch bei Hinzuziehung der Atrophie des ischämischen Striatum wieder relativiert. Nur bei parvalbuminergen Interneuronen wurde eine ca. 20 % ige Reduktion der relativen Zelldichte nachgewiesen. Auffällig war die relativ hohe Vulnerabilität der cholinergen, somatostatinergen und calretininergen Interneurone – trotz ihrer hohen Resistenz gegenüber ischämischer Schädigung- im caudalen Bereich des Striatum auf der Höhe des Hippokampus. Im Kontrast dazu zeigten parvalbuminerge Interneurone, die einen relativ hohen durchschnittlichen Zellverlust präsentierten, gerade im caudalen Bereich des Striatum eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber ischämischer Schädigung. Zusätzlich konnte ein mäßiger extrafokaler Zelltod innerhalb der ipsilateralen Substantia nigra histochemisch festgestellt werden.

The aim of this work was the quantification and classification of neuronal cell death in the striatum of mouse after mild, focal ischemia using histochemical and immunohistochemical methods. The distrubution pattern and the density of the single subtypes of the interneurons were evaluated systematically in the ischemic and intact striatum. It was used an in vivo animal model of the mouse, a striale ischemia was induced by a 30-minute okklusion of the left Arteria cerebri media (MCAO) and next 6-week survival time. After MCAO , decapitation and histologic processing of the cerebral tissue a selective neural cell death was proved in the ischemic dorsolateral Striatum and at all levels of the ischemic Striatum a significant atrophy has taken place in relation to the Striatum of the contralateral side. As expected projection neurons showed in comparison with interneurons and gliacells by far the slightest resistance against ischemic processes. The single populations of the interneurons reacted with a selective vulnerability against ischemic damage. Calretininergic interneurons, followed from somatostatinergic, pointed the highest resistance then cholinergic and finally, parvalbuminergic interneurons. Only parvalbuminergic and cholinergic interneurons demonstrated a significant cell destruction. Furthermore all populations of the interneurons in the ipsilateral Striatum showed morphological changes like reduction of the dendritic branching out and cell-to-cell contacts. In the intact Striatum the interneurons most often appearing by far were those, which expressed beside GABA also Parvalbumin. In spite of the high postischemic cell loss parvalbuminergic neurons were also the major subpopulation in density of the interneurons in the ischemic Striatum. Somatostatinergic interneurons were to be proved immunohistochemically in the intact Striatum most second-often, cholinergic interneurons were identified in the contralateral Striatum as the third-biggest population within the interneurons. Calretininergic interneurons were by far in the ischemic as well as in the intact Striatum the smallest subpopulation within the interneurons. In contrast to the cell number in no case the values of the cell density in relation to that of the intact Striatum reached significance. Cholinergic, somatostatinergic and calretinin positive interneurons showed within the Striatum lesion covered at the intact Striatum of the opposite side a rise of the cell density more than 100% which to itself, nevertheless, with enlistment of the atrophy ischemic Striatum qualifies again. Only parvalbuminergic interneurons proved about 20% of reduction of the relative cell density in the ischemic Striatum. Remarkable were the high vulnerability of cholinergic, somatostatinergic and calretininergic interneurons in the caudal area of the Striatum at the height of the Hippokampus despite there average resistance against ischemic damage. In contrast, parvalbuminergic interneurons which presented a high average cell loss, they showed just in the caudal area of the Striatum a high resistibility against ischemic damage. In addition, a moderate extra-focal cell death could be ascertained histochemically within the ipsilateral Substantia nigra.