Das Expressionsverhalten der glialen Glutamattransporter EAAT1 und EAAT2 sowie von PACAP nach Schädel-Hirntrauma des Menschen

Abstract

Nach einem Schädel-Hirntrauma kommt es zu progressiven Sekundärschädigungen des Gehirns, die eine wesentliche Rolle für die Prognose des Patienten spielen. Ein Schlüsselmechanismus scheint dabei eine Störung der Glutamathomöostase mit erhöhten extrazellulären Glutamatkonzentrationen und konsekutivem exzitotoxischem Neuronenuntergang zu sein. Unter physiologischen Bedingungen wird die Glutamathomöostase durch die glialen Glutamattransporter EAAT1 und EAAT2 aufrechterhalten. Die Expression und funktionelle Aktivität dieser Transporter wird unter anderem durch die Polypeptide PACAP38 und PACAP27 reguliert. Darüberhinaus hat PACAP viel-fältige andere Wirkungen und erwies sich in vitro und in vivo als neuroprotektiv. Wir untersuchten in dieser Arbeit immunhistochemisch das Verhalten von EAAT1 und EAAT2 sowie von PACAP38 und PACAP27 an 55 humanem Schädel-Hirntraumafällen und 10 Kontrollen. Exemplarisch untersuchten wir auch fluoreszenzmikroskopisch die Expression von EAAT1, EAAT2, PACAP38 und PACAP27 in Astrozyten und Oligodendrozyten. Wir fanden einen signifikanten Expressionsrückgang für EAAT1 und EAAT2 im Kontusions- und weniger ausgeprägt im Perikontusionsgebiet. Die Expression von PACAP38 und von PACAP27 war im Kontusionsgebiet vermindert, im Perikontusionsgebiet jedoch stark erhöht. EAAT1, EAAT2, PACAP38 und PACAP27 wurden durch GFAP-positive Astrozyten und CNP-positive Oligodendrozyten exprimiert. Dies deutet darauf hin, dass die Störung der Glutamathomöostase durch einen Verlust der glialen Glutamattransporter in der Pathophysiologie des humanen Schädel-Hirntraumas eine essentielle Rolle spielt und dass PACAP hier im Sinne einer neuroprotektiven Gegenregulation erhöht sein könnte. Astrozyten und Oligodendrozyten vermitteln unter Umständen weit reichende neuroprotektive Funktionen. Die Ergebnisse könnten die Grundlage für neue pharmakologische, neuroprotektive Ansatzpunkte sein.

After brain injury it comes to progressive secondary damage of the brain, which is an important outcome-factor for the patients. Dysregulation of glutamtate-homeostasis with elevated extracellular glutamate levels, contributing to excitotoxic neuronal cell death, seems to play a major role here. On physiological conditions, uptake of glutamate is mainly mediated by the glial glutamate transporters EAAT1 and EAAT2. Expression and functional activity of these transporters are regulated among others by the polypeptides PACAP38 and PACAP27. PACAP has numerous other effects and it has been proved to be neuroprotective in vitro and in vivo. We studied the expression of EAAT1 and EAAT2, as well as of PACAP38 and PACAP27 under immunohistochemical conditions on 55 human brain injury cases and 10 controls. On selected cases we also studied the expression of EAAT1, EAAT2, PACAP38 und PACAP27 in astrocytes and oligodendrocytes. We found a significant decrease for EAAT1 and EAAT2 at the contusion area and less at the pericontusion site. Expression of PACAP38 and PACAP27 was decreased at the contusion site, but there was a significant increase at the pericontusion site. EAAT1, EAAT2, PACAP38 and PACAP27 were expressed by GFAP-positiv astrocytes and CNP-positive oligodendrocytes. We concluded, that a decreased expression of glial gluamat- transporters is a considerable factor in the pathophysiology of human brain injury. PACAP could be upregulated due to neuroprotective reasons. Oligodendrocytes and astrocytes may mediate far-reaching neuroprotectiv effects. These findings could be the basis for new neuroprotective pharmacological approaches.