NADPH Oxidasen beim ischämischen Schlaganfall: Zellulärer Ursprung und pharmakologische Translation

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Kleinschnitz
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 167057491

Der Schlaganfall ist die zweithäufigste Todesursache weltweit. Dennoch sind die derzeitigen Therapiemöglichkeiten v.a. in der Akutphase stark limitiert und nur eine kleine Minderheit der Patienten kann kausal behandelt werden. Trotz extensiver Forschung ist es noch nicht gelungen, neue therapeutische Ansätze aus dem Labor in die klinische Anwendung zu überführen. Daher ist es dringend notwendig, innovative Behandlungsstrategien zu entwickeln. Ein interessanter Ansatz ist die Vermeidung von oxidativem Stress, d.h. die übermäßige Bildung freier Radikalverbindungen. Man geht davon aus, dass v.a. reaktive Sauerstoffradikale (reactive oxygen species=ROS) maßgeblich an der Gewebeschädigung nach zerebraler Ischämie beteiligt sind, ihre genaue Rolle ist jedoch unklar. Für die ROS-Produktion im Gehirn wird v.a. die Enzymfamilie der NADPH Oxidasen (NOX) verantwortlich gemacht, wobei NOX4 als die therapeutisch relevanteste Isoform gilt.Während der Förderperiode des DFG-Antrags KL2323/4-1 konnten wir die zentrale Rolle von NOX4 in der Pathophysiologie des Schlaganfalls belegen. So fanden wir sowohl in Mäusen, als auch in Patienten einen Anstieg der NOX4 Expression im zerebralen Gefäßsystem und in Neuronen nach akutem Schlaganfall. Die Deletion des murinen NOX4 Gens, nicht jedoch von NOX1 und NOX2, führte zu einer massiven Reduktion des Infarktvolumens und der neurologischen Ausfälle. Mechanistisch fand sich weniger oxidativer Stress, der zu einer abgeschwächten Blut-Hirn-Schrankenstörung und geringerer neuronaler Apoptose nach transienter und permanenter Ischämie führte. Einen vergleichbaren neuroprotektiven Effekt erzielten wir auch durch die Gabe des NOX-spezifischen Inhibitors VAS2870.Zentrales Thema des Folgeantrags ist die Entschlüsselung der Mechanismen, die für die Neurotoxizität von NOX verantwortlich sind und deren Translation in die Klinik. Dazu wollen wir zunächst den zellulären Ursprung der durch NOX4 generierten ROS identifizieren sowie eine mögliche Beteiligung von NOX5 an der Schlaganfallpathologie untersuchen. Dies wird mithilfe gewebsspezifischer NOX4 knockout (vaskulär/neuronal) und transgener NOX5-exprimierender Mäuse im experimentellen Schlaganfall geschehen. Infarktentstehung und -entwicklung werden wir histologisch und mittels Kernspintomographie analysieren wobei neben Routinetechniken multimodale Hochfeldmessungen zum Penumbraimaging (17,6 T MRT) zum Einsatz kommen. Anschließend werden wir die Bildung freier Radikale in vivo und ex vivo untersuchen und das Ausmaß der Blut-Hirn-Schrankenstörung, der postischämischen Entzündung und der neuronalen Schädigung quantifizieren. Ein weiterer zentraler Aspekt ist die Validierung unserer Vorergebnisse zur pharmakologischen NOX Blockade in alten und kardiovaskulär komorbiden Tiere sowie die Charakterisierung neuer NOX-Inhibitoren. So wollen wir die experimentelle Basis schaffen, um NOX-Inhibitoren als spezifische Targets zur Schlaganfalltherapie in die klinische Anwendung zu überführen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen