"Molekulare Charakterisierung der intrazerebralen Immunantwort und des neuronalen Zelltodes unter verschiedenen Modalitäten der Komplement-Inhibition im Schädel-Hirn-Trauma-Modell."

Abstract

Das schwere Schädel-Hirn-Trauma (SHT) führt zur intrakraniellen Aktivierung des Komplementsystems und zum sekundären Zelltod (Apoptose). Die funktionelle Beziehung zwischen Komplement-Aktivierung und intrazerebraler Apoptose ist jedoch noch weitgehend ungeklärt. Die molekularbiologische Relevanz der unterschiedlichen Stufen der Komplement-kaskade bei den Folgereaktionen auf ein SHT sollten in einem standardisierten Modell des geschlossenen SHT an der Maus durch gezielte Blockade des Komplementsystems auf verschiedenen Ebenen untersucht werden: (1) durch pharmakologische Blockierung aller C3-Konvertasen mittels des Komplement-Inhibitors Crry-Ig und durch selektive Inhibition des alternativen Komplement-Aktivierungsweges mittels (2) genetischer und (3) pharmakologischer Ausschaltung des Schlüsselproteins Faktor-B. Die Blockierung des Komplementweges auf C3-Level mittels Crry-Ig führte zur signifikanten Verbesserung des posttraumatischen neurolo-gischen Verhaltens der Versuchstiere. Weiterhin konnte eine deutliche Protektion der neuronalen Kortex-Gliederung im verletzten Gehirn sowie eine intrazerebrale Hochregulation Komplement-regulatorischer Gene (C1-Inh, CD55, und CD59) und des anti-apoptotischen Bcl-2 Gens nachgewiesen werden. Die genetische und pharmakologische Ausschaltung von Faktor B im alternativen Aktivierungsweg führten zur signifikanten Inhibition der Komplement-Aktivität, einhergehend mit einer Reduktion der systemischen C5a-Konzentration. Darüber hinaus zeigten Faktor B -/- und anti-Faktor B behandelte SHT-Tiere eine deutlich verminderte neuronale Apoptoserate. Die morphologisch sichtbare Neuroprotektion war zudem assoziiert mit einer verstärkten Expression des anti-apoptotischen Bcl-2 Proteins und einer Suppression des pro-apoptotischen Fas-Rezeptors post Trauma. Die erhaltenen Erkenntnisse veranschaulichen die Bedeutung der Komplement-Aktivierung in der Vermittlung sekundärer Hirnschäden nach SHT. Die pharmakologische Inhibition der Komplement-Aktivierung in einer frühen Phase scheint ein viel versprechender Ansatz zur Reduktion der posttraumatischen sekundären Inflammation zu sein.

Severe closed head injury (CHI) leads to intracranial activation of the complement system and to secondary cell death (apoptosis). The functional correlation between complement-activation and intracerebral apoptosis still remains mostly unclear. In this study, the molecular biological relevance of the complement cascade concerning the post-traumatic response was investigated in mice using a standardised model of CHI while selectively blocking the complement system at different levels: (1) through pharmacological blocking of all C3-convertases using the complement-inhibitor Crry-Ig and by selective inhibition of the alternative complement pathway using (2) genetic and (3) pharmacological neutralisation of the key protein Factor B. The inhibition of the complement system at C3-level using Crry-Ig led to a significant enhancement of the post-traumatic neurological outcome of CHI mice. Furthermore, a distinct protection of the neuronal cortex-structure in injured brains, as well as an intracerebral up-regulation of complement-regulatory genes (C1-Inh, CD55, and CD59) and of anti-apoptotic Bcl-2 gene-expression, was detected. The genetic and pharmacological neutralisation of the alternative pathway protein Factor B created a significant inhibition of the alternative pathway activation associated with a reduction of systemic C5a- concentration. Both Factor B -/- and anti-Factor B injected CHI-mice demonstrated an obvious decrease of neuronal apoptosis. The morphological neuroprotection was associated with an enhanced expression of anti-apoptotic Bcl-2 protein and a suppression of the pro-apoptotic Fas-receptor after CHI. The achieved results demonstrate the relevance of complement activation in mediating secondary brain damage after CHI. The pharmacological inhibition of complement activation at an early stage after CHI potentially offers a promising approach for the reduction of post-traumatic secondary inflammation.