Langzeit-DBS des Nucleus subthalamicus im Parkinson-Modell der Ratte – Methodische Grundlagen für eine neuroprotektive Studie

Die tiefe Hirnstimulation (deep brain stimulation, DBS) des Nucleus subthalamicus (STN) stellt ein etabliertes Verfahren in der Behandlung von Patienten mit Morbus Parkinson (M. Parkinson) dar. Trotz ständig steigender Patientenzahlen sind die zugrunde liegenden Wirkmechanismen nur unbefriedigend charaktersiert. Obgleich zahlreiche experimentelle Studien an Nagern bedeutende Einsichten in die Wirkungsweise der DBS offenlegten, bleibt die Interpretation der erhobenen Daten u.a. limitiert durch die Anwendung der DBS über sehr kurze Zeiträume (Minuten, Stunden). Um die Wirkmechanismen der DBS und die damit assoziierten chronischen Veränderungen im neuronalen Netzwerk unter pathologischen Bedingungen (M. Parkinson) genauer untersuchen zu können, ist deren Langzeit-Applikation in entsprechenden Tiermodellen von großem Interesse.

Vor diesem Hintergrund wurde in der vorliegenden Studie ein implantierbares Mikrostimulationssystem für Ratten entwickelt und getestet. Darüber hinaus wurden Stimulationsparameter definiert, die eine sichere Anwendung der Langzeitstimulation hinsichtlich des Erhalts der Integrität des neuronalen Gewebes erlauben. Hierzu wurde in Ratten über 14 Tage eine kontinuierliche STN-DBS mittels bipolar-konzentrischer Platin- oder monopolarer Iridiumelektroden unter Verwendung unterschiedlicher Stromintensitäten (50 vs. 100µA) durchgeführt. Unabhängig von der gewählten Stromstärke konnte in der histomorphologischen Untersuchung des Hirngewebes kein DBS-induzierter Gewebsschaden nachgewiesen werden, wenn die Langzeit-DBS mit Iridiumelektroden erfolgte. Darüber hinaus war der, gegenüber dem durch Platinelektroden hervorgerufene, insertionsbedingte Gewebsschaden signifikant vermindert. Hiermit konnte erstmals gezeigt werden, dass die chronische Applikation der STN-DBS im Tiermodell Ratte prinzipiell möglich ist und das unter Verwendung eines definierten Stimulationsprotokolls eine selektive DBS im Rattenhirn durchgeführt werden kann.

Auf der Basis dieser Befunde wird derzeit die Hypothese des neuroprotektiven Potenzials der chronischen STN-DBS hinsichtlich struktureller und funktioneller Veränderungen des dopaminergen Systems im 6-Hydroxydopamin-Parkinson-Modell der Ratte überprüft.