Physiologische Sauerstoffkonzentrationen verhindern Alterung, Apoptose und Zelltod mesenzephaler neuraler Stammzellen (NSC)

Hintergrund: Die Gewinnung dopaminerger Neurone aus NSC könnte Bedeutung für die Entwicklung neuer Medikamente als auch restaurativer Therapien des Morbus Parkinson besitzen. Hierfür scheint die Kultivierung gewebs-spezifischer NSC aus dem Mittelhirn essentiell. Humane mesenzephale NSC wachsen ausschließlich in Inkubatoren, in denen der Sauerstoffgehalt auf <5% abgesenkt wurde (Storch et al., Exp Neurol 2001). Diese abgesenkten Sauerstoffkonzentrationen entsprechen den physiologischen Konzentrationen im Gehirn. Murine mesenzephale NSC können bei Raumluft oder abgesenktem Sauerstoffgehalt expandiert werden.

Ziele: Wir wollten in murinen NSC den Effekt des Sauerstoffgehalts auf das Überleben, die Teilungsrate und die Differenzierung.

Methods: Wir kultivierten gewebs-spezifische kortikal oder mesencephale NSC über 2 Monate entweder in Raumluft oder einer Sauerstoffkonzentration von 3%. Die Proliferationsrate der NSC wurde an Hand der Expression von PCNA (Immuno-Blot) oder Ki67 (Immuncytochemie) bestimmt. Die Alterung der Zellen wurde mittels Telomerase Aktivität gemessen (ELIPA). Desweiteren wurde der Zellzyklus (PI-FACS), Apoptose und Differenzierung via Immunzytochemie für Nestin, MAP-2, GFAP, Bax, Bcl-2, Bcl-XL determiniert.

Results: Spätestens nach 1 Monat in Kultur zeigten nur die mesenzephalen NSC, die in Raumluft kultiviert wurden ein Sistieren der Proliferation, eine deutliche Reduktion der Aktivität der Telomerase, eine deutliche Apoptose und Zeichen der glialen Differenzierung. Ähnliche Unterschiede konnten bei den NSC aus forntalem Gewebe nicht nachgewiesen werden.

Schlussfolgerungen: Physiologische Sauerstoffkonzentrationen (<5%) scheinen für die Expansion mesenzephaler NSC über mehrere Wochen essentiell zu sein. Detailiertes Gen-Profiling soll nun helfen, die einzelnen relevanten Moleküle und somit neue Medikamenten-Ziele für eine regenerative Therapie zu identifizieren.