Trotz intensivmedizinischer Fortschritte geht die sinkende Mortalität von Frühgeborenen weiter mit einer hohen Rate neurologischer Defizite und neurosensorischer sowie motorischer Beeinträchtigungen einher. Im unreifen Gehirn von Nagetieren sind über das physiologische Maß hinausgehende Sauerstoffkonzentrationen ursächlich für erhöhte Apoptose von Neuronen und Oligodendrozyten. Die molekularen Mechanismen der durch Sauerstoff getriggerten Neurodegeneration sind weitgehend unbekannt. Diese Arbeit soll den Einfluss der durch den Fas-Rezeptor aktivierten Signalwege nach Hyperoxie aufzeigen. 6 Tage alte Wistar-Ratten wurden dabei für 2 bis 72 Stunden einer Atmosphäre mit 80 % Sauerstoffgehalt ausgesetzt. In den untersuchten Hirnregionen Cortex und Thalamus zeigte sich ein Anstieg auf mRNA- wie Proteinebene von Fas und Fas-Ligand. Auch die Konzentrationen von FADD, Caspase-8 und Caspase-3, also von Proteinen des durch Fas eingeleiteten, apoptotischen Signalweges zeigten einen Anstieg nach Sauerstoffexposition. Durch Hemmung der Caspase-8 durch den selektiven Inhibitor TRP801 kam es zu neuroprotektiven Effekten. Auch das Protein JNK, das über zwei weitere Signalwege von Fas zur Apoptose führt, zeigte unter Hyperoxie eine erhöhte Konzentration und Aktivierung. Anhand eines Modells mit PC12-Zellkulturen konnte ein Beispiel eines nicht zur Apoptose, sondern zur Differenzierung führenden Einflusses von JNK unter Hyperoxie aufgezeigt werden. PC12-Zellen differenzierten sich unter Hyperoxie, durch Hemmung von JNK durch den selektiven Inhibitor SP600125 konnte diese Differenzierung gehemmt werden. Anhand von Mäusen, denen der funktionelle Fas-Rezeptor (B6.MRL-Tnfrsf6lpr) bzw. Fas-Ligand (B6Smn.C3-FasLgld) fehlt, konnte der Einfluss von Fas auf sauerstoffinduzierte Apoptose bestätigt werden. Die Tiere wurden ebenso wie Wildtyp C57BL/6 Mäuse für 24 Stunden 80 % Sauerstoff ausgesetzt. B6.MRL- Tnfrsf6lpr Mäuse waren vor der Neurotoxizität des Sauerstoffs weitgehend geschützt, während Mäuse ohne Fas-Liganden ähnliche Zelltodraten wie die Kontrolltiere aufwiesen. Aus den vorliegenden Daten kann man schließen, dass der Fas-Rezeptor und durch ihn aktivierte Signalkaskaden an apoptotischer Neurodegeneration nach Hyperoxie im neonatalen Gehirn von Nagetieren beteiligt sind. Möglichen proliferativen bzw. zur Differenzierung führenden Effekten einer Aktivierung von Fas muss weiter nachgegangen werden. Eine Neuroprotektion nach Hyperoxie konnte im Modell durch das Fehlen des Fas- Rezeptors und durch selektive Inhibition der Caspase-8 erreicht werden.
In spite of medical advances, the decreasing mortality of premature infants is accompanied by a high rate of neurological, neurosensoric and motoric impairments. Increased oxygen levels cause apoptosis in neurons and oligodendrocytes in the immature brain of newborn rodents. The molecular mechanisms of oxygen-triggered neurodegeneration are widely unknown. This work aimed to identify the influence of Fas receptor induced signalling pathways under hyperoxia treatment. Six-days-old Wistar rats were exposed to 80 % oxygen for various periods (2, 6, 12, 24, 48 and 72 hours). Fas and Fas ligand messanger RNA and protein were upregulated. Furthermore, hyperoxia resulted in induction of downstream signalling events of Fas, such as FADD, caspase-8 and caspase-3. Inhibition of caspase-8 by administration of the selective inhibitor TRP801 produced neuroprotective effects. JNK, a protein leading to apoptosis through two more signalling pathways was higher expressed and activated after hyperoxia. A non-apoptotic influence of JNK leading to cell differentiation was demonstrated using a model of PC12 cells. The differentiation of PC12 cells under hyperoxia was blocked by the selective JNK inhibitor SP600125. The role of Fas in oxygen induced cell death was confirmed using mice deficient in either Fas (B6.MRL-Tnfrsf6lpr) or Fas ligand (B6Smn.C3-FasLgld). They were exposed together with wildtype mice (C57BL/6) to 80 % oxygen for 24 hours. B6.MRL-Tnfrsf6lpr mice were protected against oxygen-mediated cell death, whereas mice deficient in Fas ligand had similar cell death rates as the control animals. The presented data lead to the conclusion, that Fas receptor and its downstream signalling cascades are involved in hyperoxia-induced apoptotic neurodegeneration in the neonatal brain of rodents. Possible proliferative and differentiating effects of Fas have to be further investigated. Neuroprotection was achieved through lack of Fas receptor and selective inhibition of caspase-8.
