Untersuchungen zur Rolle des Mannose Rezeptor C-Typ I nach experimentellem Schädel-Hirn-Trauma in der Maus

Abstract

Das Schädel-Hirn-Trauma (SHT) ist ein komplexes Krankheitsbild, welches sich durch eine hohe Mortalität, aber auch eine Vielzahl von Langzeitfolgen auszeichnet. Trotz unzähligen Forschungsprojekten auf diesem Gebiet besteht nach wie vor Unklarheit über die sekundären pathophysiologischen Vorgänge, die im Gehirn nach einem SHT ablaufen, was die Entwicklung universeller Therapiemöglichkeiten schwierig macht und sowohl Human- als auch Veterinärmediziner vor Herausforderungen im Umgang mit den SHT-Patienten stellt. Einigkeit besteht in der Bedeutung inflammatorischer Prozesse in der Pathophysiologie des SHT und viele experimental-therapeutische Interventionen zielen daher auf diese Prozesse ab, um das Ausmaß der Hirnschädigung zu begrenzen. Vor diesem Hintergrund wurde in der vorliegenden Arbeit die pathophysiologische Rolle des Mannose Rezeptor C-Typ I (MRC1) untersucht. MRC1 wird seit vielen Jahren als Marker für antiinflammatorisch polarisierte ZNS-assoziierte Makrophagen und Mikroglia verwendet. Funktionell wird MRC1 als Zelloberflächenrezeptor beschrieben, der in der Erkennung und Internalisierung von Pathogenen und Serumproteinen und ggfs. in der Präsentation von Antigenen eine Rolle spielt, was zur immunologischen Überwachung des Gehirns beiträgt. Um die Relevanz von MRC1 für die Pathophysiologie des SHTs zu untersuchen, wurden transgene MRC1-defiziente Mäuse und ihre Wildtyp-Geschwister beider Geschlechter einem standardisierten SHT mittels Controlled Cortical Impact (CCI) unterzogen und sowohl Kurz- als auch Langzeiteffekte untersucht. Scheinoperierte Tiere („Sham“) wurden parallel als Kontrollen für das SHT untersucht. Zu den Untersuchungsmethoden zählten Verhaltenstests, histopathologische und molekularbiologische Analysen sowie RNA-Sequenzierung mit anschließenden Transkriptomanalysen. MRC1-KO Mäuse zeigten im Gegensatz zu ihren Wildtyp-Geschwistern schlechtere Leistungen in den Verhaltenstests sowie eine Reduktion angstähnlichen Verhaltens in der frühen und späten Phase des SHTs. Auch wiesen MRC1-defiziente Mäuse ausgeprägtere strukturelle Hirnschäden fünf Tage nach Trauma auf. Zudem wiesen männliche MRC1-KO Mäuse zu diesem Zeitpunkt größere intrazerebrale Hämatome auf. Unabhängig vom Geschlecht war die Anzahl periläsionaler CD68+-Makrophagen/-Mikroglia in MRC1-KO Mäusen 5 Tage nach SHT signifikant verringert, was auf eine reduzierte Aktivierung hindeutet. 30 Tage nach SHT waren keine signifikanten Unterschiede in der strukturellen Hirnschädigung zwischen MRC1-defizienten und Wildtypmäusen feststellbar, was auf einen zunächst aggravierten aber schließlich normtypischen Verlauf nach SHT hindeutet. RNA-Sequenzierung gefolgt von Transkriptomanalysen von verletzten Gehirnen 5 Tage nach SHT zeigten starke geschlechtsspezifische Unterschiede. In der männlichen MRC1-KO Gruppe waren mehr Gene reguliert, die mit Inflammation assoziiert sind, was auf eine stärkere Entzündungsreaktion auf das Trauma hindeutet. In den männlichen MRC1-WT Mäusen ergab eine Gene Set Enrichment Analysis (GSEA), Assoziationen mit verschiedenen Gensätzen, die auf eine ausgeprägtere Reaktion auf das SHT gegenüber MRC1-KO Mäusen hindeutet. In weiblichen Mäusen konnte kein klarer Genotyp-abhängiger Unterschied nach SHT festgestellt werden. In Sham+MRC1-KO Mäusen resultierte die GSEA in einem überraschenden Ergebnis. Der MRC1-KO führte zu einem erhöhten inflammatorischen Status im Gehirn dieser Tiere. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine MRC1-Defizienz zu einer Dysbalance der Immunhomöostase im gesunden Gehirn führt, dass er aber auch regulatorische Funktionen nach einem induzierten SHT übernimmt und sein Verlust in starken geschlechtsspezifischen Unterschieden resultiert.