Neuritenwachstum in vitro durch BDNF und GDNF in Kombination mit Dexamethason auf kultivierte Spiralganglienzellen[*]

Zusammenfassung

Hintergrund: Die Effektivität der Cochlea-Implantatversorgung hängt neben vielen anderen Faktoren von der Anzahl der erregbaren Spiralganglienzellen (SGZ) sowie dem Nerv-Elektroden-Interface ab. Frühere Studien konnten für neurotrophe Faktoren im Tierversuch den Nachweis eines verbesserten SGZ-Überlebens nach experimentell induzierter Ertaubung erbringen. Glukokortikoide (z. B. Dexamethason) sind aufgrund ihrer anti-inflammatorischen und anti-proliferativen Wirkung potenziell interessante Pharmaka, um die Bindegewebsneubildung um den Elektrodenträger in der Cochlea zu unterdrücken. Die biologischen Effekte einer kombinierten Intervention von neurotrophen Faktoren und Steroiden auf SGZ sind bisher unbekannt. Ziel unserer Untersuchung war es daher, mögliche trophische oder toxische Effekte von BDNF (brain-derived neurotrophic factor), GDNF (glial cell line-derived neurotrophic factor) und Dexamethason auf das Neuritenwachstum kultivierter SGZ zu untersuchen. Methode: Mittels Kultivierung isolierter postnataler Spiralganglienzellen (p3 - 5) wurde in der vorliegenden Studie der Einfluss der genannten Faktoren in verschiedenen Konzentrationen und Kombinationen auf das Auswachsverhalten von Spiralganglienzellneuriten untersucht. Ergebnisse: Unsere Ergebnisse zeigen ein signifikantes Aussprossen der SGZ-Neuriten nach alleiniger BDNF-Gabe (50 ng/ml), aber auch für die kombinierte Gabe von BDNF mit Dexamethason (100 ng/ml). Die alleinige Applikation von GDNF oder Dexamethason in unterschiedlichen Konzentrationen bewirkte dagegen keine signifikante Veränderung des Neuritenauswachsverhaltens im Vergleich zur Kontrollgruppe. Schlussfolgerung: Eine Reduktion des durch neurotrophe Faktoren induzierten Neuritenwachstums durch gleichzeitige Gabe von Dexamethason konnte nicht beobachtet werden. Die vorgestellten Ergebnisse stellen damit die Grundlage weitergehender Untersuchungen im Tiermodell dar.

Abstract

Background: The efficacy of cochlear implant performance depends, among many other factors, on the number of excitable spiral ganglion cells (SGCs) and the nerve-electrode interface. In earlier animal studies it has been demonstrated that neurotrophic factors are effective to improve SGC survival after experimentally induced deafness. With regard to their anti-inflammatoric and anti-proliferative effects, glucocorticoids (e. g. dexamethasone) are potentially interesting therapeutic agents to reduce connective tissue formation around the inserted electrode. The biological effects of a combined intervention of neurotrophic factors with steroids on SGCs are unknown. Therefore the objective of the study was to investigate possible trophic or even toxic effects of brain-derived neurotrophic factor (BDNF), glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) and dexamethasone on neurite outgrowth of cultivated SGCs. Methods: By using dissociated postnatal spiral ganglion cells (p3 - 5) for cultivation in the present study, the influence of the mentioned factors in various concentrations and combinations on neurite outgrowth of SGCs was analysed. Results: Our results indicate significant trophic effects for BDNF (50 ng/ml) and a combination of BDNF with dexamethasone (100 ng/ml) on SGC neurite outgrowth. In contrast, single application of GDNF or dexamethasone in different concentrations caused no significant changes on neurite outgrowth when compared to the control condition. Conclusions: Neurite outgrowth induced by neurotrophic factors could not be observed to be reduced when dexamethasone is given at the same time. Therefore the demonstrated results provide a basis for further animal studies in this field of research.

Schlüsselwörter

Spiralganglion - SGZ - neurotropher Faktor - BDNF - GDNF - Dexamethason

Key words

spiral ganglion - SGC - neurotrophic factor - BDNF - GDNF - dexamethasone

1 Die Autoren danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für ihre Projektunterstützung (SFB 599, Teilprojekt D2).

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1 Die Autoren danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für ihre Projektunterstützung (SFB 599, Teilprojekt D2).