Universität zu Köln

Die Stammzelltherapie bei ischämischen Schlaganfällen geniesst zunehmendes Interesse angesichts einer wachsenden Zahl von Patienten, die mit einer dauerhaften Behinderung überleben. Diese Stammzellen bergen das Potenzial, sich in reife Neuronen zu differenzieren und so dysfunktionales Gewebe zu ersetzen oder die Plastizität des überlebenden Gewebes zu verbessern. Es besteht ein großer Bedarf an bildgebenden Verfahren, die es ermöglichen, die Differenzierung neuronaler Stammzellen im Zeitverlauf und nicht-invasiv in vivo zu verfolgen und damit den therapeutischen Erfolg stammzellbasierter Strategien zu verfolgen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Schicksal von transplantierten Zellen in in Longitudinalstudien in vivo mittels optischer Bildgebung beobachtet und durch Immunhistochemie ergänzt. Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskopie ermöglichte die Charakterisierung der räumlichen Migration des Transplantats und die Elektrophysiologie wurde zur Beurteilung der zelltypischen elektrischen Eigenschaften der implantierten und differenzierten Zellen eingesetzt. Zellen wurden sowohl in naive als auch in ischämische Gehirne transplantiert. Ruhezustand fMRI und Verhaltenstests wurden verwendet, um die funktionelle Konnektivität der sensomotorischen Netzwerke bzw. Verhaltensdefizite und -verbesserungen zu beurteilen. Um den Effekt der neuronalen Stammzellimplantation nach einem ischämischen Schlaganfall zu untersuchen, habe ich zunächst die durch Ischämie verursachten Veränderungen im Gehirn und im funktionellen Netzwerk mit dem dMCAO-Modell bei Mäusen charakterisiert. Nach einem experimentellen Schlaganfall zeigten Mäuse die erwartete sensorimotorische Dysfunktion und Veränderungen im Ruhezustand des sensorimotorischen Netzwerks. Die Implantation von Zellen hat das Verhaltensrgebnis nach einem Schlaganfall nicht verbessert. Darüber hinaus beobachtete ich bei Kontrolltieren Veränderungen in funktionellen Netzwerken nach stereotaktischer Transplantation und durch die Schädigung der Hirnhäute bei dMCAO Operation ohne tatsächlichen Gefäßverschluss. Dies demonstriert die Empfindlichkeit der Resting State fMRI für funktionelle Netzwerkveränderungen nach verschiedenen chirurgischen Eingriffen im Gehirn. Ich schließe daraus, dass solche chirurgischen Eingriffe allein bereits eine Funktions- und Netzwerkwiederherstellung verhindern, die aufgrund der Anwendung unterschiedlicher Datenanalysen und des Fehlens geeigneter Kontrollgruppen bisher nicht identifiziert wurde. Die Ergebnisse in dieser Arbeit stellen eine der wenigen präklinischen Studien dar zu Änderungen des funktionellen Netzwerks nach Schlaganfall, die die Technik des resting state fMRI anwenden, um funktionelle Ergebnisse nach einer möglichen klinisch anwendbaren Behandlung mit humanen neuronalen Stammzellen für ischämischen Schlaganfall zu bewerten. Ich habe in meinen Untersuchungen gefunden, dass eine Störung der Netzwerkstrukturarchitektur, z. B. Durch eine Nadelpunktion, nicht unbedingt eine Verringerung der Konnektivität des nicht betroffenen Gewebes bedeutet und dass Verletzungen durch stereotaktische Injektion bei der Beurteilung des Behandlungserfolgs berücksichtigt werden müssen.

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