Stammzelltransplantation bei Perinataler Hirnschädigung im Rattenmodell: Migration, Homing und Integration

Einleitung: Perinataler Hirnschaden besonders bei Frühgeburten kann häufig zu klinischen Problemen führen. Hypothermie ist derzeit die einzige therapeutische Option. Stammzelltransplantation zur Regeneration von geschädigten Hirngewebe ist eine vielversprechende Methode. Die Machbarkeit, Proliferation, Migration, und Integration der Stammzelltransplantation im Tiermodell der pränatalen Hirnschädigung werden getestet.

Material und Methoden:

Phase I: Ratten (Tag 2) wurden anästhesiert und im stereotaktischem Gerät fixiert. 250.000 humane mesenchymale Stammzellen (MSC) wurden in den linken lateralen Ventrikel injiziert. MSC wurden immunohistochemisch nachgewiesen und evaluiert (Tag 1,4 und Woche 1,2 und 4).

Phase II: Ratten (Tag 2) wurden Lipopolysaccharyde aus E. coli subkutan appliziert. Nach 60minütiger Erholungszeit und einer Ligatur der Arteria carotis communis links, wurde die Hypoxie (8% O2) für 60 oder 30 Minuten durchgeführt. Die intracraniale Transplantation der Stammzellen erfolgte nach 1 Woche.

Resultate: Phase I: Die injizierten humanen Stammzellen wurden (1–2h) mittels Immunhistochemie im lateralen Ventrikel nachgewiesen. Migration innerhalb des Ventrikels und in die angrenzenden Hirnstrukturen (Parenchym) wurde detektiert (4h). MSC mit einer normalen Morphologie wurden innerhalb der Kortex nachgewiesen (1,2 und 4 Wochen). Modifikation der Anästhesie führte zur Verbesserung der Überlebensrate nach 2 Wochen (38% vs. 84%).

Phase II: 36,4% der Ratten überlebten die 60minütige Hypoxie. Die Reduktion der Hypoxiezeit auf 30 Minuten führte zu einer Überlebensrate von 80%. Alle Tiere überlebten die folgende Transplantation der MSC.

Schlussfolgerung: Eine erfolgreiche Applikation und Detektion von humanen Stammzellen im neonatalen Rattenhirn ist möglich. Die Donorzellen weisen nach mehreren Wochen eine normale Morphologie auf. Eine Differenzierung und Integration erscheint wahrscheinlich. Durch die Modifikation des Anästhesieprotokolls ist eine gute Überlebensrate bei der Transplantation zu erreichen. Eine adequate Reduktion der Hypoxiezeit führt zur einer guten Überlebensrate der Tiere in einem komplexen Modell des hypoxisch-ischemischen Hirnschadens kombiniert mit einer inflammatorischen Komponente und Stammzelltransplantation. Die potenzielle neurale Regeneration und die funktionelle Verbesserung wird derzeit getestet und als Nachweis des Prinzips dienen.

Diese Studie wird unterstützt von der Stiftung The Eagle Foundation, Schweiz