Hämoxygenase-Expression im Nervus ischiadicus : Veränderungen nach Läsion im Organkulturmodell

Abstract

Hämoxygenasen (HO) katalysieren den Abbau von Häm zu Biliverdin unter Entstehung von freiem Eisen und Kohlenstoffmonoxid (CO). Inden vergangenen Jahren wurde für CO - früher als reines Abbauprodukt angesehen - eine Rolle als wichtiger physiologischer Mediatordiskutiert. Bilirubin, das nächste Abbauprodukt des Biliverdins besitzt ausgeprägt antioxidative Eigenschaften. In der vorliegenden Arbeitwurde die Expression der beiden Isoenzyme HO-1 (induzierbar) und HO-2 (konstitutiv) im peripheren Nerven untersucht undVeränderungen nach Nervenläsion erfaßt. Der Nervus ischiadicus des Meerschweinchens und der Ratte wurde als Modell gewählt und ein Organkultur-Modell entwickelt, dasNervenquetschungen in vitro ermöglicht. Nerven in Organkultur ohne Läsion und 24 h nach einer mechanischen Quetschung wurden imVergleich zu frisch entnommenen Nerven hinsichtlich der Expression von HO-1 und HO-2 auf Proteinebene mittels Immunhistochemie undWestern-Blot Analyse sowie auf mRNA Ebene mittels RT-PCR untersucht. HO-1 ist in frisch entnommenen Nerven und in kultivierten Nerven konstitutiv in nicht-neuronalen Zellen vorhanden und wird nach Läsionweder qualitativ noch quantitativ wesentlich verändert exprimiert. Dagegen ist HO-2 unter normalen Bedingungen in frisch entnommenenoder in kultivierten Nerven weder auf mRNA noch auf Proteinebene nachweisbar. Nach Quetschung des Nerven und Organkultur für 24 hwurde eine axonale Akkumulation von HO-2 gesehen, die für ein geringfügiges, unter normalen Bedingungen unterhalb derNachweisgrenze liegendes axonales Vorkommen der HO-2 spricht. Eine Induktion der Expression von HO-2 nach Quetschung wurde aufmRNA- und auf Proteinebene beobachtet undmittels immunhistochemischer Doppelmarkierungen mit Antikörpern gegen Vimentin denSchwann-Zellen zugeordnet. Anders als bisher für Hämoxygenasen beschrieben, ist nach den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit HO-1 als ein konstitutiv exprimiertesEnzym im N. ischiadicus des Meerschweinchens und der Ratte anzusehen. Eine Nervenläsion führt dagegen zur Induktion der als konstitutivgeltenden HO-2 in Schwann-Zellen. Die physiologische und pathophysiologische Bedeutung dieses bislang nicht beschriebenen Expressionsmusters der beiden Isoenzymewurde noch nicht weiter untersucht. Unter Berücksichtigung der bekannten Effektormechanismen der durch HO entstehenden Produkte COund Biliverdin/Bilirubin ist für sie eine Rolle als parakriner Regulator und als antioxidativer Schutz anzunehmen.