Hemmung der intrinsischen (mitochondrialen) Signalkaskade des neuronalen Zelltodes durch hyperbare Sauerstoffbehandlung (HBO) bei transienter fokaler cerebraler Ischämie der Ratte

Fragestellung: Im Tiermodell führt eine zeitnahe HBO-Behandlung bei transienter fokaler Ischämie zu einer deutlichen Infarktgrößenreduktion und zu einem verbesserten klinischen Ergebnis. Die zugrunde liegenden Mechanismen der HBO-induzierten Neuroprotektion sind nicht ausreichend untersucht. Mitochondriale Dysfunktion, rapider ATP-Mangel und fortschreitender Zelltod sind Kennzeichen des akuten ischämischen Schlaganfalls. In der vorliegenden Studie wurden Marker der mitochondrialen Funktion und der Apoptose (cytochrom-c, Bcl-2, Bax, caspase-9 und –3) unter dem Einfluss der HBO-Therapie immunhistochemisch untersucht.

Methoden: Männliche SD-Ratten (180g, n=6 pro Gruppe) wurden einer 90-minütigen MCAO unterzogen. HBO wurde jeweils einmal bei 100% O2, 3 ATA für 1h, entweder 3h oder 6h nach MCAO durchgeführt. Kontrollen wurden bei Raumluft gehalten. Nach 24h erfolgte die klinische Evaluation und Tötung der Tiere.

Ergebnisse: Typische granuläre cytoplasmatische cytochrom-c Immunreaktivität (IR) wurde nur in der HBO-Gruppe in der Penumbra nachgewiesen. Allen anderen Proben zeigten eine diffuse cytoplasmatische Anfärbung, die als cytochrom-c-Freisetzung zu werten ist. Bcl-2 fand sich in der HBO-Gruppe in der Penumbra um 200% (HBO 3h) und 167% (HBO 6h) erhöht. Im Infarktkern konnten keine Unterschiede festgestellt werden. Bax-IR wurde nicht durch HBO verändert. Caspase-9 fand sich reduziert in der Penumbra um 57% (HBO 3h) und 38% (HBO 6h). Im Infarktkern fand sich caspase-9-IR erhöht um 167% (HBO 3h) und 163% (HBO 6h). Caspase-3-IR verdoppelte sich zu beiden Zeitpunkten im Infarktkern unter HBO. In der Penumbra fand sich caspase-3-IR deutlich vermindert (78%, HBO 3h; 53%, HBO 6h).

Schlussfolgerung: Die präsentierten Daten zeigen eine einheitliche und erfolgreiche Inhibition der intrinsischen (mitochondrialen) Signalkaskade des neuronalen Zelltodes durch HBO am Beispiel der transienten fokalen Ischämie der Ratte. Im Tiermodell scheint HBO eine rasche und effektive Wiederherstellung der mitochondrialen Funktion zu erzeugen, durch die dann die mitochondriale Apoptosekaskade erfolgreich gehemmt werden kann.