Die Rolle myeloider Zellen beim ischämischen Schlaganfall

• Antragstellerin: Professorin Dr. Karen Gertz
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 500215821

In der Behandlung von Schlaganfallpatienten stehen wir vor einem großen Translationsdefizit erfolgreicher experimenteller Ergebnisse in neue medikamentöse Therapien. Trotz großer Anstrengungen sind die Pathomechanismen nach Schlaganfall deutlich komplexer als bisher angenommen. Dabei können insbesondere inflammatorische Mechanismen bidirektionale Effekte auf das akute Schlaganfallergebnis versus Langzeitergebnis vermitteln. Unmittelbar nach der Induktion eines ischämischen Schlaganfalls kommt es zu dynamischen Veränderungen der Zellinteraktionen, die auch Mikroglia, die lokalen Immunzellen des zentralen Nervensystems (ZNS), betreffen. Die Mikroglia wird aktiviert, was zu Veränderungen der Morphologie und der Eigenschaften, wie vermehrte Phagozytose und Proliferation, führt. Zusätzlich können nach Schlaganfall auch Monozyten in die Läsion einwandern, die als Makrophagen (Mo/MΦ) morphologisch nicht von Mikroglia zu unterscheiden sind. Beide Zelltypen beeinflussen jedoch klar das akute und chronische Schlaganfallergebnis. Letztlich sind jedoch die Mechanismen, wie Veränderungen des zerebralen Mikromillieus nach Schlaganfall Zellinteraktionen myeloider und anderer Zellen des ZNS beeinflussen, unklar. Zudem existieren kaum Untersuchungen in humanem Gewebe.In diesem Projekt verfolgen wir das Ziel, die diversen Eigenschaften myeloider Zellen, insbesondere der Mikroglia und Mo/MΦ, in der Pathogenese des ischämischen Schlaganfalls aufzudecken. Zunächst werden die proliferativen Dynamiken myeloider Zellen in Bezug auf klonale Expansion, Zellauswanderung und apoptotischen Zelltod charakterisiert. Dazu werden zwei multifarbene Reporterstämme eingesetzt, die sogenannte 'Microfetti' Maus (Cx3cr1creER/+ R26RConfetti/+) sowie die neu entwickelte 'Monofetti' Maus (Ccr2creERT2/+ R26RConfetti/+). Im Sinne eines Kandidatenansatzes wird der monoklonale 'Triggering receptor expressed on myeloid cells' (TREM)2 Antikörper, 4D9, angewendet. Dadurch werden die Eigenschaften der Mikroglia nach Schlaganfall moduliert und die agonistischen TREM2 Effekte auf das Schlaganfallergebnis getestet, wobei eine komplexe Endpunktanalyse mit histologischen und elektrophysiologischen Untersuchungen sowie Verhaltenstestbatterien zum Einsatz kommen. Potentielle Mechanismen werden in vitro und ex vivo mittels verschiedener Zellkulturtechniken und molekularbiologischer Methoden untersucht. In komplementären Experimenten wird mit Hilfe des antagonistischen TREM1 Köderproteins LP17 die Invasion und die Eigenschaften Mo/MΦ moduliert. In einem translationalen Ansatz wird mittels 'imaging mass cytometry' Autopsiegewebe von Schlaganfallpatienten untersucht und mit den experimentellen Ergebnissen verglichen. Damit werden Veränderungen im zerebralen Mikromillieu nach Schlaganfall auf Einzelzellebene aufgelöst, bleiben aber dem untersuchten Hirngewebe räumlich zugeordnet. Dadurch ist ein tieferes Verständnis veränderter Zellinteraktionen zwischen myeloiden Zellen und anderen Zellen im ZNS möglich.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2395: Lokale und periphere Faktoren der mikroglialen Vielfalt und Funktion
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Matthias Endres