Sonic hedgehog moduliert sekundäre Verletzungsprozesse und verbessert das Behandlungsergebnis nach thorakaler Rückenmarksverletzung in der Ratte

Einleitung Die traumatische Rückenmarksverletzung (SCI) ist eine desaströse Erkrankung mit nur limitierter Neuroregeneration aufgrund von sekundären Verletzungsprozessen. Therapien, durch die z. B. die Neuroinflammation oder die Integrität der Blut-Rückenmarksschranke (BSCB) nach SCI moduliert werden können, werden deshalb dringend benötigt. Sonic Hedgehog (SHH), ein Protein, welches an Reparationsprozessen im Gewebe beteiligt ist, wurde kürzlich auch mit einer protektiven Rolle nach ZNS-Verletzungen in Verbindung gebracht. Wir untersuchten deshalb die Effekte einer intrathekalen SHH-Gabe als neuer Therapieansatz nach thorakaler Rückenmarksverletzung in der Ratte.

Material/Methoden Bei 63 weiblichen Wistar-Ratten wurde eine thorakale Clip-Kompressions/Kontusionsverletzung in Höhe TH10 durchgeführt. Die Tiere wurden dafür in drei Gruppen randomisiert (SHH, Vehikel, Sham) und SHH oder Vehikel über eine osmotische Pumpe und einen subduralen Mikrokatheter, welcher im gleichen Eingriff implantiert wurde, intrathekal für 1, 3 und 7 Tage infundiert. Um das funktionelle Behandlungsergebnis zu evaluieren wurden regelmäßig der BBB Test, der Gridwalk Test und die CatWalk XT Ganganalyse durchgeführt. Nach Versuchsende wurden die Tiere perfundiert, fixiert und es wurden Gefrierschnitte der Rückenmärker angefertigt. Mit diesen wurden immunhistochemische Färbungen durchgeführt. Die Visualisierung erfolgte mittels Konfokalmikroskopie, alle Ergebnisse wurden zwischen den Gruppen verglichen und statistisch analysiert (Signifikanzniveau: p < 0,05).

Ergebnisse In den immunhistochemischen Färbungen zeigte sich, dass die Einwanderung von Makrophagen, T-Lymphozyten und Mikroglia bei Tieren in der SHH Gruppe signifikant reduziert war. Es konnte sogar nachgewiesen werden, dass die Makrophagen-Aktivierung zum M2-Subtyp (antiinflammatorisch) signifikant erhöht war. Auch die Raten von Apoptose und Narbenbildung im Rückenmarksgewebe waren nach der Gabe von SHH signifikant reduziert. Die Untersuchung der Blut-Rückenmarksschranke zeigte, dass Fibrinogen-Extravasate und Tight-Junctions in den Tieren mit SHH-Behandlung verändert waren. Obwohl sehr früh nach SCI, konnte bei den SHH-Tieren bereits eine signifikante Verbesserung der BBB-Ergebnisse und ein Trend für ein besseres Ergebnis beim Gridwalk Test und in der CatWalk Ganganalyse nachgewiesen werden.

Diskussion In unserer Studie konnten wir zeigen, dass durch die intrathekale Gabe von SHH nach thorakaler Rückenmarksverletzung die funktionelle Erholung bereits in einer sehr frühen Phase verbessert werden kann. Veränderungen der Neuroinflammation und der Integrität der Blut-Rückenmarksschranke könnten für diesen positive Einfluss auf die Neuroregeneration verantwortlich sein. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass SHH als Therapeutikum für die traumatische Rückenmarksverletzung weiter untersucht werden sollte.