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The two bradykinin receptors B1R and B2R are central components of the kallikrein–kinin system with different expression kinetics and binding characteristics. Activation of these receptors by kinins triggers inflammatory responses in the target organ and in most situations enhances tissue damage. We could recently show that blocking of B1R, but not B2R, protects from cortical cryolesion by reducing inflammation and edema formation. In the present study, we investigated the role of B1R and B2R in a closed head model of focal traumatic brain injury (TBI; weight drop). Increased expression of B1R in the injured hemispheres of wild-type mice was restricted to the later stages after brain trauma, i.e. day 7 (P<0.05), whereas no significant induction could be observed for the B2R (P>0.05). Mice lacking the B1R, but not the B2R, showed less functional deficits on day 3 (P<0.001) and day 7 (P<0.001) compared with controls. Pharmacological blocking of B1R in wild-type mice had similar effects. Reduced axonal injury and astroglia activation could be identified as underlying mechanisms, while inhibition of B1R had only little influence on the local inflammatory response in this model. Inhibition of B1R may become a novel strategy to counteract trauma-induced neurodegeneration.
Background
Suboccipital craniectomy is a conventional approach for exploring cerebellopontine angle lesions. A variety of techniques have been successfully employed to reconstruct a craniectomy. This is the first report about the histological findings after performing a cranioplasty by using a mixture of autologous bone chips and human allogenic fibrin glue.
Case presentation
A 53-year-old German woman underwent left lateral suboccipital retrosigmoidal craniectomy for treatment of trigeminal neuralgia in 2008. Cranioplasty was perfomed by using a mixture of autologous bone chips and human allogenic fibrin glue. Due to recurrent neuralgia, a second left lateral suboccipital craniectomy was performed in 2012. The intraoperative findings revealed a complete ossification of the former craniotomy including widely mature trabecular bone tissue in the histological examination.
Conclusion
A mixture of autologous bone chips and human allogenic fibrin glue seems to provide sufficient bone-regeneration revealed by histological and neuroradiological examinations.
The metastatic suppressor BRMS1 interacts with critical steps of the metastatic cascade in many cancer entities. As gliomas rarely metastasize, BRMS1 has mainly been neglected in glioma research. However, its interaction partners, such as NFκB, VEGF, or MMPs, are old acquaintances in neurooncology. The steps regulated by BRMS1, such as invasion, migration, and apoptosis, are commonly dysregulated in gliomas. Therefore, BRMS1 shows potential as a regulator of glioma behavior. By bioinformatic analysis, in addition to our cohort of 118 specimens, we determined BRMS1 mRNA and protein expression as well as its correlation with the clinical course in astrocytomas IDH mutant, CNS WHO grade 2/3, and glioblastoma IDH wild-type, CNS WHO grade 4. Interestingly, we found BRMS1 protein expression to be significantly decreased in the aforementioned gliomas, while BRMS1 mRNA appeared to be overexpressed throughout. This dysregulation was independent of patients’ characteristics or survival. The protein and mRNA expression differences cannot be finally explained at this stage. However, they suggest a post-transcriptional dysregulation that has been previously described in other cancer entities. Our analyses present the first data on BRMS1 expression in gliomas that can provide a starting point for further investigations.
Traumatic brain injury (TBI) induces a strong inflammatory response which includes blood-brain barrier damage, edema formation and infiltration of different immune cell subsets. More recently, microvascular thrombosis has been identified as another pathophysiological feature of TBI. The contact-kinin system represents an interface between inflammatory and thrombotic circuits and is activated in different neurological diseases. C1-Inhibitor counteracts activation of the contact-kinin system at multiple levels. We investigated the therapeutic potential of C1-Inhibitor in a model of TBI. Male and female C57BL/6 mice were subjected to cortical cryolesion and treated with C1-Inhibitor after 1 h. Lesion volumes were assessed between day 1 and day 5 and blood-brain barrier damage, thrombus formation as well as the local inflammatory response were determined post TBI. Treatment of male mice with 15.0 IU C1-Inhibitor, but not 7.5 IU, 1 h after cryolesion reduced lesion volumes by ~75% on day 1. This protective effect was preserved in female mice and at later stages of trauma. Mechanistically, C1-Inhibitor stabilized the blood-brain barrier and decreased the invasion of immune cells into the brain parenchyma. Moreover, C1-Inhibitor had strong antithrombotic effects. C1-Inhibitor represents a multifaceted anti-inflammatory and antithrombotic compound that prevents traumatic neurodegeneration in clinically meaningful settings.
Cardio-respiratory changes and mortality in the conscious rat induced by (+)- and (±)- anatoxin-a
(1992)
0. M. ADEYEMO and A.-L. SIREN. Cardio-respiratory changes and mortality in the conscious rat induced by ( + )- and ( ± )-anatoxin-a. Toxicon 30, 899-905, 1992.-Anatoxin-a (AnTx-a) isapotent nicotinic cholinergic receptor agonist. The relative potencies of the ( + )-AnTx-a and the racemic mixture ( ± )-AnTxa were investigated in the conscious rat by comparing their effects on mean arterial blood pressure (BP), heart rate (HR), blood oxygen and carbon dioxide pressures (p02 and pC02, respective1y), acid-base balance (pH) and mortality. The present experiments show that while both forms of AnTx-a produce dose-dependent increases in BP and decreases in HR, ( + )-AnTx-a is about IO-fo1d morepotent than the optically inactive isomer. ( + )-AnTx-a was also 6-fo1d more potent than ( ± )-AnTx-a in produclog severe hypoxemia, and more than 4-fold as potent as the (±}-AnTx-a in producing significant hypercapnia accompanied with severe acidosis. The approximate median Iethai dose (Ln so) of ( + )-AnTx-a was about 5-fold less than that of ( ± )-AnTx-a. We conclude that ( + )-AnTx-a is more potent than the ( ± )-AnTx-a racemic mixture in causing detrimental cardio-respiratory changes and therefore increased mortality in the rat.
Cardiovascular Effects of Anatoxin-A in the Conscious Rat. SJREN, A.-L., AND FEUERSTEIN, G. (1990). Toxicol. Appl. Pharmacol. 102,91-100. The effects ofanatoxin-A on mean arterial pressure (MAP), heart rate, cardiac index (CI), and blood flow (BF) in hindquarter (HQ), renal (R). and mesenteric (M) vascular beds were studied after intravenous (iv) and intracerebroventricular (icv) administration in the conscious rat. The pharmacological profile of anatoxin-A was further compared to nicotine administered iv and icv. MAP and heart rate were measured from femoral artery, CI by thermodilution method, and blood flow by Doppler velocimetry. Anatoxin-A and nicotine (30, 100 and 300 1-!g/kg iv) produced an increase in MAP with concomitant bradycardia. The highest doses increased Cl. MBF and RBF decreased due to a vasoconstriction in M and R vasculature. These effects were attenuated by the ganglion blocker chlorisondamine (5 mg/kg, iv). Anatoxin-A ( 100 1-!g/k~ iv) increased plasma epinephrine Ievels by 2- fold with virtually no effect on norepinephrine whereas nicotine ( 100 ~oLg/kg, iv) increased plasma epinephrine and norepinephrine by 20- to 30-fold. Central administration of anatoxin-A and nicotine (30-100 ,ug/kg icv) increased MAP with no effect on heart rate and produced M and R vasoconstriction. In summary, the present study demonstrates that anatoxin-A acts as a nicotinic cholinergic agonist in the c.onscious rat after both systemic and centrat administration. Anatoxin-A and nicotine produced pressor and reno-splanchnic vasoconstrictor responses and at high doses increased cardiac output. These effects were mediated by activation ofthe nicotinic receptors in the adrenal medulla and sympathetic ganglia. However, marked differences were found in the potency ofanatoxin-A versus nicotine to stimulate the sympathoadrenomedullary axis.
Enkephalins and their receptors are found in neurons and nerve terminals known to be involved in central cardiovascular control as well as the peripheral sympathetic and parasympathetic systems. Enkephalins and opioid receptors were also iden tified in the heart, kidneys, and blood vessels. The enkephalins interact with several specific receptors, of which p, 0, and K have been best characterized. Enkephalins administered to humans or animals produce cardiovascular effects which depend on the spedes, route of administration, anesthesia, and the selectivity for receptor subtype. While little information exists on the role of enkephalins in normal cardiovascular control, current data suggest that enkephalins might have a role in cardiovascular stress responses such os in shock and trauma.
In addition to the endocrine effects, the thyrotropin releasing hormone (TRH) is known to induce dose-dependent increases in blood pressure and heart rate after intracerebroventricular (i.c.v.) administration in urethane-anaesthetised rats (1, 2). The a~ of the present study was to investigate whether TRH has similar effects in conscious rats of various strains i.e. spontaneously hypertensive rats (SHR), normotensive Wistar-Kyoto (WKY) and Wistar (NR) rats.
Cardioventilator responses were studied in anaesthetized rats after injections of TRH into either the lateral (i.c.v. lat) or the fourth (i.c.v. IV) cerebral ventricles. TRH induced a morerapid hypertensive effect i.c.v. IV than i.c.v. lat. Blocking of the cerebral aqueduct abolished the hypertensive and tachypnoeic effects of TRH i.c.v. lat but not those of TRH i.c.v. IV. It is concluded that TRH increased blood pressure and ventilation rate via brain stem structures close to the fourtli ventricle.
Background: Removal of anteriorly located tumors of the upper cervical spine and craniovertebral junction (CVJ) is a particular surgical challenge. Extensive approaches are associated with pain, restricted mobility of neck and head and, in case of foramen magnum and clivus tumors, with retraction of brainstem and cerebellum.
Methods: Four symptomatic patients underwent resection of anteriorly located upper cervical and lower clivus meningiomas without laminotomy or craniotomy using a minimally invasive posterior approach. Distances of natural gaps between C0/C1, C1/C2, and C2/C3 were measured using preoperative CT scans and intraoperative lateral x-rays.
Results: In all patients, safe and complete resection was conducted by the opening of the dura between C0/C1, C1/C2, and C2/C3, respectively. There were no surgical complications. Local pain was reported as very moderate by all patients and postoperative recovery was extremely fast. All tumors had a rather soft consistency, allowing mass reduction prior to removal of the tumor capsule and were well separable from lower cranial nerves and vascular structures.
Conclusion: If tumor consistency is appropriate for careful mass reduction before removal of the tumor capsule and if tumor margins are not firmly attached to crucial structures, then upper cervical, foramen magnum, and lower clivus meningiomas can be safely and completely removed through natural gaps in the CVJ region. Both prerequisites usually become clear early during surgery. Thus, this tumor entity may be planned using this minimally invasive approach and may be extended if tumor consistency turns out to be less unfavorable for resection or if crucial structures cannot be easily separated from the tumor.
Thyrotropin releasing hormone (TRH, I-pyroglutamyl-l-histidyl-l-prolinamide) was the fIrst hypothalamic releasing SUbstance to be isolated, chemically characterized and synthetized /1/. The studies to date have revealed that the thyrotropin release from the pituitary gland is only one of the numerous actions of TRH. In addition to its endocrine actions (TSH and prolactin release) this tripeptide has central nervous system actions totally unrelated to its effects on the hypothalamo-pituitary axis. This review aims to summarize the studies on the central nervous system' actions of TRH with special emphasis on the autonomic pharmacology of this peptide.
Prostacyclin (PGI2) induced a dose-dependent decrease in blood pressure with slight increases in heart rate and body temperature, when administered at the doses of 0.1-100 ~g into the lateral cerebral ventricle (i.c.v.) of the urethane-anaesthetised rat. When the same doses were administered intravenously, both the blood pressure and heart rate decreased. Central pretreatment wib~ sodiurn meclofenamate (1 mg/rat i.c.v.) antagonised the central hypotensive effect of PGI2 but i.c.v. pretreatrnent of the rats with indomethacin (1 mg/rat) failed to affect the PGI 2-induced hypotension. Central pretreatment with two histamine H2-receptor antagonists, cimetidine (500 ~g/rat i.c.v.) or metiamide (488 ~g/rat i.c.v.), antagonised the blood pressure lowering effect of 0.1 ~g dose of PGI2 but failed to affect the hypotension induced by higher PGI2 doses. Therefore the main central hypotensive effect of PGI2 seems not to be associated with the stimulation of histamine H2 -receptors in the brain. The hypotensive effect of i.c.v. administered PGI2 appears to be due to an action upon the central nervous system rather than to a leakage into the peripheral circulation. This assurnption is supported by the fact that sodiurn meclofenamate i.c.v. antagonised the effect of PGI 2. In addition, the chronotropic response to i.c.v. PGI2 was opposite to that induced by intravenous administration. The results also suggest that there may be differences in the mode of action between sodiurn meclofenamate and indomethacin.
Prostaglandin D2 (PGD2) is the most common prostaglandin type of tile rat brain. Recently a neurornodulator role for PGD2 has been suggested. In the present work the central cardiovascular and thermal effects of PGDz were studied in urethane-anaesthetised rats. Mlen adrndnistered at the doses of 0.001-10 ~g/rat into the lateral cerebral ventricle(i.c.v.), PGD2 slightly increased the blood pressure, heart rate and body ternpera~ ure. The highest dose caused also an initial hypotensive effect. Upon lntravenous injections PGD2 (0.1-10 ~g/rat) initially decreased and then weakly increased the blood pressure but had only negligible effects on heart rate and body temperature. Central pretreatment with sodium meclofenamate or indomethacin (1 mg/rat i.c.v.) antagonised effectively all the recorded central effects of PGD2. The central cardiovascular and thermal effects of PGD2 were much weaker than those obtained earlier with other prostaglandins, such as PGF2alpha and PGE2.. Therefore, in spite of its abundance in the brain PGD2 may not be very important for the central cardiovascular and thermal regulation in the rat.
Prostaglandin E2 (PGE2) increased the blood pressure, heart rate and body temperature, when administered at the doses ofO.OOI-IO,ug into the lateral cerebral ventricle (i.c.v.) of the urethane-anesthetised rat. The highest dose of 10 ,ug/rat induced a strong initial hypotensive effect. lntravenously (i.v.), PGE2 at the doses of 0.01-10 ,ug/rat caused a biphasic blood pressure response with dose-related initial decreases followed by slight increases in blood pressure. The heart rate and body temperature were slightly increased by i.v. administrations of PGE2 . The highest i.v. dose of 10 ,ug/rat initially decreased also the heart rate. Central pretreatment with indomethacin ( I mg/rat i.c.v.) partly antagonised all of the recorded central effects of PGE2 , while sodium meclofenamate (I mg/rat i.c. v.) abolished the hypertensive response to i.c. v. administered PGE2 but failed to significantly affect the PGE2-induced rises of heart rate and body temperature. The results support the previous suggestions that PGE2 may participate in the central cardiovascular and thermoregulatory contro!. The results also suggest that indomethacin and sodium meclofenamate antagonize the effects of exogenous prostaglandins. Since sodium meclofenamate, unlike indomethacin, affected preferentially the hypertensive response to centrally administered PGE2 , there may be differences in the sites and/or modes of action between these drugs.
Administration of PGF 2IX (0.2-6.4 J.lg) into the lateral cerebral ventricle (i.c.v.) induced dosedependent increases in blood pressure , heart rate and body temperature in urethane-anaesthetised rats, but had no effect on these parameters when the same dose range was administered intravenously. Peripheral pretreatment with sodium meclofenamate (50 mg/kg s.c.) sltifted all the dose-response curves for PGF 2IX (i.c.v.) to the left, but indomethacin (50 mg/kg s.c.) did not significantly affect those changes. Central pretreatment with sodiurn meclofenamate or indomethacin (1.25 mg per rat i.c.v.) failed to modify significantly the effects of centrally administered PGF 2IX' The results support previous suggestions that PGF 2IX may participate in the central control of the cardiovascular and thermoregulatory systems, and also suggest that there may be differences in the sites and/or modes of action between sodiurn meclofenamate and indomethacin.
Thromboxanes are abundantly present in the rat brain but their possible physiological functions in the brain are not known. The prostaglandin endoperoxide analogue U-46619 is a selective agonist of TxA2 receptors in many peripheral tissues. In the present study the ·central cardiovascular and ventilatory effects of U-46619 were investigated in rats. In conscious spontaneously hypertensive rats (SHR) U-46619 (1-100 nmol/kg i.c.v.) induced a strong dose-related increase in blood pressure but had no significant effect on heart rate. In conscious normotensive rats (NR) neither blood pressure nor heart rate was significantly affected. Furthermore, U-46619 (0.1-100 nmol/kg i.c.v.) had no significant effect on blood pressure, heart rate or ventilation in urethane-anaesthetised NR . The results demonstrate an increased sensitivity of SHR to TxA2.
Thyrotropin-releasing hormonewas shown to exert potent ventilatory effects after centrat administration. These data, however, were derived from studies using anesthetized animal preparations. Since TRH elicits strong arousal reactions, the observed ventilatory effects of TRH under anesthesia may have been due to nonspecific reduction in the anesthetic state of the animals. In order to clarify the extent to which the reversal of anesthesia may change ventilatory parameters after TRH application, we investigated the effect of TRH on Ventilation rate, relative tidal volume, relative respiratory minute volume, CO\(_2\) production CO\(_2\) consumption, and locomotor activity in the conscious, unrestrained rat. Intracerebroventricular application of TRH induced a dose-dependent, sustained increase in ventilation rate, relative tidal volume, and relative respiratory minute volume of maximally 128%, 890%, and 235%, respectively. In addition, CO\(_2\) production and O\(_2\) consumption were elevated by 4.6 and 11.7 fold, whiJe no significant changes in locomotor activity were observed. The results suggest that TRH stimulates ventilation by a mechanism independent of its analeptic properties.
Background:
Cerebellar liponeurocytoma is an extremely rare tumour entity of the central nervous system. It is histologically characterised by prominent neuronal/neurocytic differentiation with focal lipidisation and corresponding histologically to WHO grade II. It typically develops in adults, and usually shows a low proliferative potential. Recurrences have been reported in almost 50% of cases, and in some cases the recurrent tumour may display increased mitotic activity and proliferation index, vascular proliferations and necrosis. Thus pathological diagnosis of liponeurocytoma is challenging. This case presentation highlights the main clinical, radiographic and pathological features of a cerebellar liponeurocytoma.
Case presentation:
A 59-year-old, right-handed woman presented at our department with a short history of persistent headache, vertigo and gait disturbances. Examination at presentation revealed that the patient was awake, alert and fully oriented. The cranial nerve status was normal. Uncertainties were noted in the bilateral finger-to-nose testing with bradydiadochokinesis on both sides. Strength was full and no pronator drift was observed. Sensation was intact. No signs of pyramidal tract dysfunction were detected. Her gait appeared insecure. The patient underwent surgical resection. Afterward no further disturbances could be detected.
Conclusions:
To date >40 cases of liponeurocytoma have been reported, including cases with supratentorial location. A review of the 5 published cases of recurrent cerebellar. Liponeurocytoma revealed that the median interval between the first and second relapse was rather short, indicating uncertain malignant potential. The most recent WHO classification of brain tumours (2016) classifies the cerebellar liponeurocytoma as a separate entity and assigns the tumour to WHO grade II. Medulloblastoma is the most important differential diagnosis commonly seen in children and young adults. In contrast, cerebellar liponeurocytoma is typically diagnosed in adults. The importance of accurate diagnosis should not be underestimated especially in the view of possible further therapeutic interventions and for the determination of the patient's prognosis.
Methylation of the O6-methylguanine DNA methyltransferase (MGMT) promoter has emerged as strong prognostic factor in the therapy of glioblastoma multiforme. It is associated with an improved response to chemotherapy with temozolomide and longer overall survival. MGMT promoter methylation has implications for the clinical course of patients. In recent years, there have been observations of patients changing their MGMT promoter methylation from primary tumor to relapse. Still, data on this topic are scarce. Studies often consist of only few patients and provide rather contrasting results, making it hard to draw a clear conclusion on clinical implications. Here, we summarize the previous publications on this topic, add new cases of changing MGMT status in relapse and finally combine all reports of more than ten patients in a statistical analysis based on the Wilson score interval. MGMT promoter methylation changes are seen in 115 of 476 analyzed patients (24%; CI: 0.21–0.28). We discuss potential reasons like technical issues, intratumoral heterogeneity and selective pressure of therapy. The clinical implications are still ambiguous and do not yet support a change in clinical practice. However, retesting MGMT methylation might be useful for future treatment decisions and we encourage clinical studies to address this topic
While glioblastoma (GBM) is still challenging to treat, novel immunotherapeutic approaches have shown promising effects in preclinical settings. However, their clinical breakthrough is hampered by complex interactions of GBM with the tumor microenvironment (TME). Here, we present an analysis of TME composition in a patient-derived organoid model (PDO) as well as in organotypic slice cultures (OSC). To obtain a more realistic model for immunotherapeutic testing, we introduce an enhanced PDO model. We manufactured PDOs and OSCs from fresh tissue of GBM patients and analyzed the TME. Enhanced PDOs (ePDOs) were obtained via co-culture with PBMCs (peripheral blood mononuclear cells) and compared to normal PDOs (nPDOs) and PT (primary tissue). At first, we showed that TME was not sustained in PDOs after a short time of culture. In contrast, TME was largely maintained in OSCs. Unfortunately, OSCs can only be cultured for up to 9 days. Thus, we enhanced the TME in PDOs by co-culturing PDOs and PBMCs from healthy donors. These cellular TME patterns could be preserved until day 21. The ePDO approach could mirror the interaction of GBM, TME and immunotherapeutic agents and may consequently represent a realistic model for individual immunotherapeutic drug testing in the future.
Der M. Fabry ist eine X-chromosomal rezessiv vererbte lysosomale Lipid-speicherkrankheit, die sich am peripheren Nervensystem meist mit einer small fiber Neuropathie manifestiert, die mit typischen Fabry-assoziierten neuropathischen Schmerzen einhergeht. Diese können schon in der frühen Kindheit auftreten und sind ein wichtiges Erstsymptom der Erkrankung.
In dieser retrospektiven Analyse wurde eine detaillierte Charakterisierung von Schmerz und Schmerzmedikation in einer monozentrischen Fabry-Kohorte von 132 erwachsenen Patienten und sieben Kindern vorgenommen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Schmerz sowohl bei Männern als auch bei Frauen ein sehr häufiges Erstsymptoms ist, das bereits in früher Kindheit einsetzt. Fabry-assoziierte Schmerzen sind meist episodisch und manifestieren sich mit vier Schmerzformen: evozierte Schmerzen, Schmerzattacken, chronische Schmerzen und Schmerzkrisen. Die Schmerzen sind typischerweise durch körperliche Belastung, Wärme und Fieber auslösbar und sind meist an den Akren lokalisiert. Der Schmerzcharakter ist in der Regel brennend und die episodischen Schmerzen halten mehrere Stunden an. Diese Schmerzcharakteristika decken sich überwiegend mit den Ergebnissen bei Kindern mit M. Fabry. Die ERT scheint nur in seltenen Fällen analgetisch wirksam zu sein, während die meiste Linderung bei akut einsetzenden Schmerzen durch nicht-steroidale Antirheumatika bzw. Antikonvulsiva der älteren Generation erreicht wird. Aufgrund der Besonderheiten von Fabry-assoziierten Schmerzen sind die verfügbaren validierten Schmerzfragebögen für ihre Erfassung ungeeignet. Zur Verbesserung der Datenerfassung wäre in künftigen Studien ein spezifischer Schmerzfragebogen nützlich. Des Weiteren könnte durch den Einsatz von Schmerztagebüchern die Charakterisierung von Fabry-assoziierten Schmerzen ebenfalls verbessert werden.
Schädel-Hirn Trauma ist die führende Ursache von Tod und Behinderung unter jungen Erwachsenen in den USA und Europa. Darüber hinaus steigert Schädel-Hirn Trauma das Risiko eine Demenzerkrankung oder andere neurodegenerative Erkrankung zu erleiden. Aus diesem Grund stellt eine bessere Erkenntnis der subakuten und chronischen pathophysiologischen Prozesse eine wichtige Grundlage für eine mögliche zukünftige neuroprotektive Therapie dar. Ziel dieser Arbeit war es daher eine Übersicht von funktionellen Einschränkungen und zellulären Veränderungen in der subakuten Phase innerhalb der ersten drei Monate darzustellen. Dazu wurden Verhaltensexperimente zu kognitiven Leistungen wie räumliches Lernen, kognitive Plastizität, episodisches Gedächtnis, Angstverhalten und allgemeine Lokomotion durchgeführt. Dabei konnten funktionale Einschränkungen der Tiere im Bereich der kognitiven Flexibilität, dem räumlichen Lernen, dem belohnungsmotivierten Verhalten, sowie Hyperaktivität beobachtet werden. Weiterführend erfolgten histologische und immunhistologische Untersuchungen an den Mäusegehirnen. So konnten in unserem Tiermodell sowohl lokale neuroinflammatorische Veränderungen nachgewiesen werden, also auch generalisierte Veränderungen, welche sich auf Isocortex und Hippocampus erstreckten und beide Hemisphären gleichermaßen betrafen. Ebenso konnten demyelinisierende Prozesse im Bereich der Läsion beobachtet werden. Im Bereich des Cortex zeigte sich außerdem eine axonale Schädigung mit begleitender Neuroinflammation, sowie eine Infiltration von B-Zellen. Anschließend wurde eruiert, ob eine Korrelation von funktionalem Outcome und histologischen Veränderungen besteht. Dabei zeigte sich eine signifikante Korrelation neuroinflammatorischer Prozesse mit Einschränkungen im räumlichen Lernen und Umlernen, sowie Auffälligkeiten im Bereich des belohnungsmotivierten Verhaltens. Damit ordnet sich diese Arbeit in die bestehenden Erkenntnisse zur Pathophysiologie des SHTs ein und ergänzt diese weiter.
Circulating MACC1 transcripts in glioblastoma patients predict prognosis and treatment response
(2019)
Glioblastoma multiforme is the most aggressive primary brain tumor of adults, but lacksreliable and liquid biomarkers. We evaluated circulating plasma transcripts of metastasis-associatedin colon cancer-1 (MACC1), a prognostic biomarker for solid cancer entities, for prediction of clinicaloutcome and therapy response in glioblastomas. MACC1 transcripts were significantly higher inpatients compared to controls. Low MACC1 levels clustered together with other prognosticallyfavorable markers. It was associated with patients’ prognosis in conjunction with the isocitratedehydrogenase (IDH) mutation status: IDH1 R132H mutation and low MACC1 was most favorable(median overall survival (OS) not yet reached), IDH1 wildtype and high MACC1 was worst (medianOS 8.1 months), while IDH1 wildtype and low MACC1 was intermediate (median OS 9.1 months).No patients displayed IDH1 R132H mutation and high MACC1. Patients with low MACC1 levelsreceiving standard therapy survived longer (median OS 22.6 months) than patients with high MACC1levels (median OS 8.1 months). Patients not receiving the standard regimen showed the worstprognosis, independent of MACC1 levels (low: 6.8 months, high: 4.4 months). Addition of circulatingMACC1 transcript levels to the existing prognostic workup may improve the accuracy of outcomeprediction and help define more precise risk categories of glioblastoma patients.
Background
Traumatic brain injury (TBI) is a major cause of death and disability. Neuroinflammation contributes to acute damage after TBI and modulates long-term evolution of degenerative and regenerative responses to injury. The aim of the present study was to evaluate the relationship of microglia activation to trauma severity, brain energy metabolism, and cellular reactions to injury in a mouse closed head injury model using combined in vivo PET imaging, ex vivo autoradiography, and immunohistochemistry.
Methods
A weight-drop closed head injury model was used to produce a mixed diffuse and focal TBI or a purely diffuse mild TBI (mTBI) in C57BL6 mice. Lesion severity was determined by evaluating histological damage and functional outcome using a standardized neuroscore (NSS), gliosis, and axonal injury by immunohistochemistry. Repeated intra-individual in vivo μPET imaging with the specific 18-kDa translocator protein (TSPO) radioligand [\(^{18}\)F]DPA-714 was performed on day 1, 7, and 16 and [\(^{18}\)F]FDG-μPET imaging for energy metabolism on days 2–5 after trauma using freshly synthesized radiotracers. Immediately after [\(^{18}\)F]DPA-714-μPET imaging on days 7 and 16, cellular identity of the [\(^{18}\)F]DPA-714 uptake was confirmed by exposing freshly cut cryosections to film autoradiography and successive immunostaining with antibodies against the microglia/macrophage marker IBA-1.
Results
Functional outcome correlated with focal brain lesions, gliosis, and axonal injury. [\(^{18}\)F]DPA-714-μPET showed increased radiotracer uptake in focal brain lesions on days 7 and 16 after TBI and correlated with reduced cerebral [\(^{18}\)F]FDG uptake on days 2–5, with functional outcome and number of IBA-1 positive cells on day 7. In autoradiography, [\(^{18}\)F]DPA-714 uptake co-localized with areas of IBA1-positive staining and correlated strongly with both NSS and the number of IBA1-positive cells, gliosis, and axonal injury. After mTBI, numbers of IBA-1 positive cells with microglial morphology increased in both brain hemispheres; however, uptake of [\(^{18}\)F]DPA-714 was not increased in autoradiography or in μPET imaging.
Conclusions
[\(^{18}\)F]DPA-714 uptake in μPET/autoradiography correlates with trauma severity, brain metabolic deficits, and microglia activation after closed head TBI.
Background
Mobile 3-dimensional fluoroscopes are an integral part of modern neurosurgical operating theatres and can also be used in combination with free available image post processing to depict cerebral vessels. In preparation of stereotactic surgery, preoperative Computed Tomography (CT) may be required for image fusion. Contrast CT may be of further advantage for image fusion as it regards the vessel anatomy in trajectory planning. Time-consuming in-hospital transports are necessary for this purpose. Mobile 3D-fluoroscopes may be used to generate a CT equal preoperative data set without an in-hospital transport. This study was performed to determine the feasibility and image quality of intraoperative 3-dimensional fluoroscopy with intravenous contrast administration in combination with stereotactical procedures.
Methods
6 patients were included in this feasibility study. After fixation in a radiolucent Mayfield clamp a rotational fluoroscopy scan was performed with 50 mL iodine contrast agent. The image data sets were merged with the existing MRI images at a planning station and visually evaluated by two observer. The operation times were compared between the frame-based and frameless systems (“skin-to-skin” and “OR entry to exit”).
Results
The procedure proves to be safe. The entire procedure from fluoroscope positioning to the transfer to the planning station took 5–6 min with an image acquisition time of 24 s. In 5 of 6 cases, the fused imaging was able to reproduce the vascular anatomy accurately and in good quality. Both time end-points were significantly shorter compared to frame-based interventions.
Conclusion
The images could easily be transferred to the planning and navigation system and were successfully merged with the MRI data set. The procedure can be completely integrated into the surgical workflow. Preoperative CT imaging or transport under anaesthesia may even be replaced by this technique in the future. Furthermore, hemorrhages can be successfully visualized intraoperatively and might prevent time delays in emergencies.
Background: Glioblastomas (GBM), the most frequent malignant brain tumors in adults, are characterized by an aggressive local growth pattern and highly invasive tumor cells. This invasion is facilitated by expression of matrix metalloproteinases (MMPs), a family of zinc-dependent endopeptidases. They mediate the degradation of protein components of the extracellular matrix. Twenty-three family members are known. Elevated levels of several of them have been reported in GBM. GBM cell-lines are used for in vitro studies of cell migration and invasion. Therefore, it is essential to know their MMP expression patterns. Only limited data for some of the cell-lines are published, yet. To fill the gaps in our knowledge would help to choose suitable model systems for analysis of regulation and function of MMPs during GBM tumorigenesis, cell migration and invasion. Findings: We analysed MMP-1, -8, -9, -10, -11, -13, -17, -19, -20, -21, -23, -24, -26, -27, and MMP-28 expression in seven GBM cell-lines (SNB-19, GaMG, U251, U87, U373, U343, U138) and in four primary cell cultures by semiquantitative RT-PCR, followed changes in the MMP expression pattern with increasing passages of cell culture and examined the influence of TNF-a and TGF-b1 stimulation on the expression of selected MMPs in U251 and U373 cells. MMP-13, -17, -19 and -24 were expressed by all analyzed cell-lines, whereas MMP-20 and MMP-21 were not expressed by any of them. The other MMPs showed variable expression, which was dependent on passage number. Primary cells displayed a similar MMP-expression pattern as the cell-lines. In U251 and U373 cells expression of MMP-9 and MMP-19 was stimulated by TNF-a. MMP-1 mRNA expression was significantly increased in U373 cells, but not in U251 cells by this cytokine. Whereas TGF-b1 had no impact on MMP expression in U251 cells, it significantly induced MMP-11 and MMP-24 expression in U373 cells. Conclusions: Literature-data and our own results suggest that the expression pattern of MMPs is highly variable, dependent on the cell-line and the cell-culture conditions used and that also regulation of MMP expression by cytokines is cell-line dependent. This is of high impact for the transfer of cell-culture experiments to clinical implementation.
The amounts of tissue factor (TF) expressed by brain microvascular endothelial cells (BMECs) from normotensive Wistar-Kyoto rats (WKY) and spontaneously hypertensive rats (SHR) were compared after stimulating the cells with different doses of lipopolysaccharide (LPS), thrombin, phorbol myristic acid (PMA), Ca\(^{2+}\)·ionophore (A23187), or tumor necrosis factor (TNF) and interleukin·l (IL.l). Treatment ofcultured BMECs fron. WKY and SHR with all of these factors dose·dependently increased their total amount of TF; no substantive differences in the Ieveis of enhanced TF expression were observed between WKY and SHR BMECs. We conclude that stimulated endothelium from rats with hypertension, a major stroke risk factor, is not hyperresponsive with respect to TF expression when compared to normotensive controls.
Background
Hematogenous tumor spread of malignant meningiomas occurs very rarely but is associated with very poor prognosis.
Case presentation
We report an unusual case of a patient with a malignant meningioma who developed multiple metastases in bones, lungs and liver after initial complete resection of the primary tumor. After partial hepatic resection, specimens were histologically analyzed, and a complete loss of E-cadherin adhesion molecules was found. No oncogenic target mutations were found. The patient received a combination of conventional radiotherapy and peptide receptor radionuclide therapy (PRRT). Due to aggressive tumor behavior and rapid spread of metastases, the patient deceased after initiation of treatment.
Conclusions
E-cadherin downregulation is associated with a higher probability of tumor invasion and distant metastasis formation in malignant meningioma. Up to now, the efficacy of systemic therapy, including PRRT, is very limited in malignant meningioma patients.
Die Critical-lllness-Polyneuropathie (CIP), eine Erkrankung des peripheren Nervensystems nach einer schweren intensivmedizinisch behandlungspflichtigen Erkrankung, ist bereits seit dem 19. Jahrhundert bekannt und lässt sich nur sehr schwer von einer Critical-Illness- Myopathie, die im gleichen Kontext auftreten kann, unterscheiden. Erschwert wird die Situation dadurch, dass beide Funktionsstörungen kombiniert auftreten können. Auf Grund der Weiterentwicklung in der Medizin ist in den letzten 2 Jahrzehnten eine Häufigkeitssteigerung zu verzeichnen mit der Forderung geeignete Maßnahmen zu finden, die häufig schwerwiegenden Folgeerscheinungen zu mindern. Mit Entwicklung eines bestimmten neurorehabilitativen Behandlungsregimes ergeben sich die Fragen, welche CIP Patienten profitieren, ergeben sich prognoserelevante Faktoren und welche Art und Dauer der Neurorehabilitation vorgehalten werden muss. In der vorliegenden Arbeit wurden retrospektiv die Entlassungsbriefe der Patienten mit einer CIP der Abteilung für neurologisch-neurochirurgisch Frührehabilitation der Jahre 2004-2008 ausgewertet. Die Beurteilung der Fähigkeitsstörungen erfolgte mit dem Frührehabilitations-Barthel-Index nach Schönle, dem Barthel-Index sowie dem FIM und das Handicap wurde mit der 8-stufigen Glasgow-Outcome-Scale bewertet. Zusätzliche Parameter waren das Alter und Geschlecht, die Ursache der CIP, die Zeit von Erkrankungsbeginn bis zur Aufnahme, die Behandlungsdauer, Komplikationen sowie die Entlassungsart. 200 Patienten, 67,5% Männer und 32,5% Frauen konnten ausgewertet werden. Eine Häufung des Erkrankungsbildes fand sich bei Patienten ab dem 60. Lebensjahr. Eine Ursachenpräferenz fand sich nicht, wobei im Wesentlichen kardiale, respiratorische und gastrointestinale Erkrankungen vorgefunden worden waren. Alle Patienten konnten, nach einer durchschnittlichen Behandlungsdauer von 40 Tagen, von der Frührehabilitationsbehandlung profitieren. So konnten 34% in weiterführende rehabilitative Behandlungsstufen und 17,5% der Patienten gebessert nach Hause entlassen werden. Die Sterblichkeit mit 11% muss der besonderen Schwere des Krankheitsbildes angelastet werden. Dies wird durch die Feststellung gestützt, dass die Komplikationsrate mit über 60% während der rehabilitativen Behandlung sehr hoch lag. Hervorzuheben ist, dass sich herausarbeiten ließ, dass sich eine längere Behandlung positiv auf die Behandlungsergebnisse, auch bei schwer Betroffenen auswirkte. Die auslösende Ursache scheint keinen wesentlichen Einfluss auf das outcome zu haben. Männer profitieren bei der Wiedererlangung motorischer Fähigkeiten etwas besser als Frauen. Die älteren Patienten zeigen gute Verbesserungen bei körperlichen Funktionsstörungen. Bezogen auf die kognitiven Fähigkeiten muss aber das Alter als negativer Prädiktor angesehen werden. Der Grad der Behinderung hat einen deutlichen Einfluss auf die Behandlungsdauer und Behandlungsergebnisse. Demgegenüber stellt eine primäre Intensivpflicht einen negativen Prädiktor, auch wenn auch diese Patienten von der Rehabilitation profitieren.
Medulloblastoma is the most common high-grade brain tumor in childhood. Medulloblastomas with c-myc amplification, classified as group 3, are the most aggressive among the four disease subtypes resulting in a 5-year overall survival of just above 50%. Despite current intensive therapy regimens, patients suffering from group 3 medulloblastoma urgently require new therapeutic options. Using a recently established c-myc amplified human medulloblastoma cell line, we performed an in-vitro-drug screen with single and combinatorial drugs that are either already clinically approved or agents in the advanced stage of clinical development. Candidate drugs were identified in vitro and then evaluated in vivo. Tumor growth was closely monitored by BLI. Vessel development was assessed by 3D light-sheet-fluorescence-microscopy. We identified the combination of gemcitabine and axitinib to be highly cytotoxic, requiring only low picomolar concentrations when used in combination. In the orthotopic model, gemcitabine and axitinib showed efficacy in terms of tumor control and survival. In both models, gemcitabine and axitinib were better tolerated than the standard regimen comprising of cisplatin and etoposide phosphate. 3D light-sheet-fluorescence-microscopy of intact tumors revealed thinning and rarefication of tumor vessels, providing one explanation for reduced tumor growth. Thus, the combination of the two drugs gemcitabine and axitinib has favorable effects on preventing tumor progression in an orthotopic group 3 medulloblastoma xenograft model while exhibiting a favorable toxicity profile. The combination merits further exploration as a new approach to treat high-risk group 3 medulloblastoma.
Die Ableitung Akustisch evozierter Potentiale (AEP) durch intraoperatives Monitoring wird regelhaft bei der Operation von Vestibularisschwannomen mit dem Ziel des Hörerhaltes durchgeführt.
Trotz AEP-Erhalt am Ende der Operation wurden Fälle mit postoperativer Taubheit beobachtet. Bisher ist es unklar, ob es sich um falsch positive AEP-Befunde oder Fälle von sekundärer Taubheit handelt.
Diese Pilotstudie, bei der zu definierten Zeitpunkten postoperativ AEP-Messungen durchgeführt wurden, zeigt erhebliche Veränderungen der AEP-Befunde im postoperativen Verlauf. Es fanden sich Patienten mit verbesserten AEP-Befunden, aber auch verschlechterten AEP bis zum vollständigen Verlust aller AEP-Komponenten.
Ob ein sekundärer Hörverlust durch frühzeitiges Erkennen von AEP-Veränderungen verhindert werden kann, wird Inhalt von weiteren Studien sein.
Das Kraniopharyngeom ist eine dysontogenetische Mittellinienfehlbildung mit raumforderndem Charakter. Die Ätiopathogenese ist noch ungeklärt. Bildgebende Verfahren (Sonographie, MRT) ermöglichen bereits pränatal eine Diagnostik. Das neonatale Kraniopharyngeom ist sehr selten. Bisher finden sich in der Literatur nur wenige Fallberichte von denen operative Verläufe sowie klinische Langzeitverläufe bekannt sind. Es bleibt eine Kontroverse hinsichtlich Radikalität und Zeitpunkt der Operation, nicht aber dahingehend, dass die operationsmikroskopische Versorgung die Therapie der Wahl des neonatalen Kraniopharyngeoms darstellt. Die Nähe zur hypophysären-hypothalamischen Achse bedingt eine hohe Komorbidität der Kinder prä- und postoperativ.
Background
The current notion that cortico-striato-thalamo-cortical circuits are involved in the pathophysiology of obsessive-compulsive disorder (OCD) has instigated the search for the most suitable target for deep brain stimulation (DBS). However, despite extensive research, uncertainty about the ideal target remains with many structures being underexplored. The aim of this report is to address a new target for DBS, the medial dorsal (MD) and the ventral anterior (VA) nucleus of the thalamus, which has thus far received little attention in the treatment of OCD.
Methods
In this retrospective trial, four patients (three female, one male) aged 31–48 years, suffering from therapy-refractory OCD underwent high-frequency DBS of the MD and VA. In two patients (de novo group) the thalamus was chosen as a primary target for DBS, whereas in two patients (rescue DBS group) lead implantation was performed in a rescue DBS attempt following unsuccessful primary stimulation.
Results
Continuous thalamic stimulation yielded no significant improvement in OCD symptom severity. Over the course of thalamic DBS symptoms improved in only one patient who showed “partial response” on the Yale-Brown Obsessive Compulsive (Y-BOCS) Scale. Beck Depression Inventory scores dropped by around 46% in the de novo group; anxiety symptoms improved by up to 34%. In the de novo DBS group no effect of DBS on anxiety and mood was observable.
Conclusion
MD/VA-DBS yielded no adequate alleviation of therapy-refractory OCD, the overall strategy in targeting MD/VA as described in this paper can thus not be recommended in DBS for OCD. The magnocellular portion of MD (MDMC), however, might prove a promising target in the treatment of mood related and anxiety disorders.
Die Forschung mit induzierten pluripotenten Stammzellen (ipS) wurde in den letzten Jahren ein wichtiger Bestandteil der Stammzellforschung. Bisher sind nur wenige Möglichkeiten bekannt, wie man die unspezifische Proliferation der aus ipS differenzierten pan neuralen Progenitorzellen kontrollieren kann. Um dies weiter zu untersuchen, wurden murine induzierte Stammzellen, die mit den 4 Faktoren Oct4, Klf4, Sox2 und c-Myc reprogrammiert wurden, untersucht.
In diversen Forschungsreihen konnte zudem gezeigt werden, dass Erythropoetin (EPO) einen Einfluss auf das Zellüberleben, die Proliferation und die Differenzierung neuronaler Zellen hat. Ob dieser Einfluss auch bei induzierten pan neuralen pluripotenten Progenitorzellen zu beobachten ist, wird in dieser Arbeit untersucht.
Anhand eines Zellviabilitätsversuchs (MTT-Assay) wurde untersucht, ob die Stoffwechselaktivität durch EPO (0,1U/ml, 1 U/ml und 10 U/ml) im Vergleich zur Kontrollgruppe gesteigert werden kann. Dabei zeigte sich eine deutliche Zunahme nach 24 Stunden bei 1 und 10 U/ml EPO. Der Einfluss von EPO auf die Proliferation der Zellen wurde an Neurosphären unter Einsatz verschiedener EPO-Konzentrationen (0,1U/ml, 1U/ml und 10U/ml) sowie ohne EPO (Kontrollgruppe) untersucht. Dabei zeigte sich eine Reduzierung der Sphärenanzahl mit einem Durchmesser von >100µm bei zunehmender EPO-Konzentration. Im Gegensatz hierzu stieg die Anzahl der Sphären mit einem Durchmesser von 50-100µm. Die neuronale Differenzierung wurde durch den Zellfortsatz-Versuch mit Tuj1 positiven Zellfortsätzen in einer Monolayer-Kultur beobachtet. Dabei zeigte sich unter EPO eine Zunahme der Zellen mit einem Fortsatz. Ebenso wurde eine Durchflusszytometrie zum Nachweis der Proliferationshemmung durch EPO durchgeführt. Dazu wurden die Zellen mit CFSE markiert und mit einer EPO- oder Kontrolllösung versetzt. Dabei zeigte sich bei zunehmender EPO-Konzentration eine deutliche Zunahme der CFSE-Konzentration nach 48 und 72 Stunden. Der Nachweis, dass die Zellen auf EPO reagieren, wurde durch einen Western Blot erbracht. Dieser zeigte, dass die verwendeten 4F induzierte pan neurale Progenitorzellen (4F ipNP-Zellen) einen funktionellen EPO-Rezeptor besitzen, dessen Expression durch EPO deutlich gesteigert werden kann.
Es konnte gezeigt werden, dass EPO die Proliferation der Zellen vermindert, gleichzeitig aber auch die Zellviabilität und die Zelldifferenzierung erhöht. Diese Ergebnisse sind jedoch von vielen Faktoren abhängig, sodass noch einiges auf diesem Gebiet zu erforschen bleibt.
In der vorliegenden Arbeit wurde das biologische Verhalten von Medulloblastomen unter dem Einfluss neurotropher Faktoren untersucht. Diese verwendeten Neurotrophine wirken innerhalb der untersuchten Medulloblastom-Zellinien und –Primärkulturen in unterschiedlicher Weise auf Proliferation, Migration und das Invasionsverhalten der Tumorzellen. Dies geschieht in Abhängigkeit der exprimierten Neurotrophin-Tyrosinkinase-Rezeptoren auf der Zelloberfläche. Der brain-derived neurotrophic factor (BDNF) konnte in den Zellinien MHH-Med 2 und MHH-Med 4 das Wachstumsverhalten hemmen. Desweiteren wurde die Apoptoserate der ZL 4 unter BDNF-Behandlung gesteigert. Die Wirkung dieses neurotrophen Faktors wird über den Rezeptor Trk B vermittelt. Durch den Nachweis der aktivierten Form der MAP-Kinase unter BDNF-Stimulation, sowohl in der ZL MHH-Med 4 und auch in MEB-Med 8S zeigt, dass BDNF in Medulloblastomen ebenfalls über Trk B wirkt. Im Gegensatz zu BDNF, welcher die Zellmotilität nicht beeinflusste, konnte das neurotrophin-3 (NT-3) das Wanderungsverhalten der ZL 4 hemmen. Dieser Effekt ließ sich durch Zugabe des blockierenden Antikörpers gegen NT-3 wieder aufheben. Die für die Vermittlung des Effektes notwendige Rezeptortyrosinkinase Trk C konnte auf der Oberfläche dieser Zellinie nachgewiesen werden. Über den Nachweis der phosphorylierten Form der MAP-Kinase nach NT-3-Stimulation wurde auch hier die Wirkvermittlung über den zugehörigen Rezeptor bestätigt. Somit konnte gezeigt werden, dass die neurotrophen Faktoren in Abhängigkeit der zugehörigen Rezeptor-Tyrosinkinasen unterschiedlichste physiologische Zellreaktionen bewirken. Durch den inkonstanten Rezeptorbesatz der untersuchten ZL und auch die gegenseitige Beeinflussung der verschiedenen Aktivitätszustände der jeweiligen Rezeptoranteile ebenso wie durch die Hinweise auf autokrine Loops durch die Medulloblastomzellen kann eine einfache Faktor-Wirkung-Beziehung nicht aufgestellt werden und bleibt somit Bestandteil weiterer Untersuchungen.
Das Glioblastom ist der häufigste hirneigene Tumor des Erwachsenen. Es ist hoch invasiv, stark proliferierend und mit einer schlechten Prognose assoziiert. Heutige Therapiean-sätze zielen, neben der möglichst vollständigen Resektion des Tumorgewebes, vor allem auf Apoptoseinduktion durch DNA-Schäden in Tumorzellen. Daher ist die Aufklärung der molekularen Grundlagen dieser Prozesse essentiell, um Verbesserungen bei den Behandlungsmöglichkeiten erzielen zu können. Der Proteasomenaktivator PA28γ wird im Hirngewebe stark exprimiert, über seine Funktion ist jedoch nur wenig bekannt. Er wurde als Interaktionspartner des Zellzyklus- und DNA-Schadensregulators Mad2b in einem Hefe Two-Hybrid Screen identifiziert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde diese Wechselwirkung mittels eines GST-Pulldown Experimentes be-stätigt. Obwohl PA28γ in Verbindung mit der Zellproliferation gebracht wird, konnte in GBM-Zelllinien keine signifikante Änderung der Zellteilungsraten beobachtet werden. Allerdings unterstützte die vermehrte Expression von PA28γ die Apoptose. Um durch neue Interaktionspartner von PA28γ Hinweise auf dessen Funktion zu erhalten, wurde ein Hefe Two-Hybrid Screen durchgeführt: PA28gamma steuert den Abbau von p53 und verweist über die hier neu beschriebene Interaktion mit HIPK1 ebenfalls auf den programmierten Zelltod. Dieser pro-apoptotische Zusammen-hang wird unterstützt durch die Interaktion mit 1A6/DRIM-interacting protein. Die Inter-aktion der Sumo E2 Ligase Ubc9 mit PA28gamma war ein erster Hinweis für eine Sumoylierung des Proteasomenaktivators, die die PA28gamma Aktivität regulieren könnte. Gleichzeitig ist Ubc9, wie auch die E3-Ligase PIAS, im Zusammenhang mit Apoptose beschrieben worden. Diese Fragestellungen wurden in weiterführenden Arbeiten erforscht. Einen anderen Aspekt beleuchtet die Interaktion von PA28gammamit Catenin alpha. Durch diese Wechselwirkung könnte PA28gamma Einfluß auf Interzellulärkontakte nehmen. Gerade im Hin-blick auf das GBM, charakterisiert durch ausgeprägtes Migrations- und Invasionsverhal-ten, könnte die Regulation von Interzellulärkontakten von besonderer Bedeutung sein. Aufgrund der oben beschriebenen Eigenschaften von PA28gammasollte dieses Protein für eine Therapie mittels DNA-Schäden induzierter Apoptose erforscht werden. PA28gamma könnte bei diesen Vorgängen ein zentraler Faktor sein, dessen Manipulation die etablierten Therapieformen unterstützen und deren Wirkung verbessern.
Tyr-o-Arg\(^2\)-Phe-sarcosine\(^4\) (TAPS), a mu-selective tetrapeptide analog of dermorphin, induced sustained antinociception and stimulated ventilatory minute volume (MV) at the doses of 3 to 100 pmol i.c.v. The doses of 30 and 100 pmol i.c.v. induced catalepsy. The effect of TAPS on MV was in negative correlation with the dose and the maximal response was achieved by the lowest (3 pmol) dose (+63 ± 23%, P < .05). Morphine, an agonist at both mu\(_1\) and mu\(_2\) sites, at a dose of 150 nmol i.c.v. (equianalgetic to 100 pmol of TAPS decreased the MV by 30%, due to a decrease in ventilatory tidal volume. The antinociceptive effect of TAPS was antagonized by naloxone and the mu, receptor antagonist, naloxonazine. Naloxonazine also attenuated the catalepsy produced by 1 00 pmol of TAPS i.c. v. and the respiratory Stimulation produced by 3 pmol of TAPS i.c.v. Pretreatment with 30 pmol of TAPS antagonized the respiratory depression induced by the mu opioid agonist dermorphin (changes in MV after dermorphin alone at 1 or 3 nmol were -22 ± 1 0% and -60 ± 9% and, after pretreatment with TAPS, +44 ± 11 % and -18 ± 5%, respectively). After combined pretreatment with naloxonazine and TAPS, 1 nmol of dermorphin had no significant effect on ventilation. In contrast, pretreatment with a low respiratory stimulant dose (10 pmol i.c.v.) of dermorphin did not modify the effect of 1 nmol of dermorphin. ln conclusion, the antinociceptive, cataleptic and respiratory stimulant effects of TAPS appear to be a related to its agonist action at the mu, opioid receptors. TAPS did not induce respiratory depression (a mu\(_2\) opioid effect) but antagonized the respiratory depressant effect of another mu agonist. Thus, in vivo TAPS appears to act as a mu\(_2\) receptor antagonist.
Das Glioblastoma multiforme (GBM) ist der primäre maligne Hirntumor mit der höchsten Prävalenz bei Erwachsenen. Dieser astrozytäre Tumor ist durch ein besonders schnelles Wachstum und ein äußerst invasives Verhalten charakterisiert. Deshalb beträgt das mediane Überleben nach Diagnose trotz interdisziplinärer Therapie nur ungefähr 14,6 Monate.
Metastasis Associated in Colon Cancer-1 (MACC1) ist ein neuer prognostischer Marker für Metastasierung im kolorektalen Karzinom. Es ist ein transkriptioneller Regulator von Met, dem Rezeptor des Hepatocyte Growth Factor (HGF). Überexpression von MACC1 führt zur Induktion von Migration und Proliferation. Es wurde gezeigt, dass MACC1 auch in anderen Tumorentitäten wie dem Magenkarzinom, Bronchialkarzinom und hepatozellulärem Karzinom verstärkt exprimiert ist. Jedoch gab es bisher noch keine Daten über die Rolle von MACC1 in astrozytären Tumoren. Obwohl GBM nur selten metastasieren, ist ihr aggressives und invasives Verhalten mit dem von metastasierenden Tumoren vergleichbar. Deshalb war das Ziel dieser Arbeit zu zeigen, dass MACC1 auch eine wichtige Rolle in der Pathogenese von Glioblastomen spielen könnte.
Die MACC1-Expression von Glioblastomen wurde zunächst in silico mit frei zugänglichen Microarray-Platformen analysiert. Von Gewebeproben humaner niedergradiger Astozytome (LGA) und GBM wurde die MACC1- und Met-Expression mittels PCR bestimmt. Die Analyse der Expression auf Proteinebene wurde durch Immunhistochemie (IHC) von Patientengewebe durchgeführt. Funktionelle Analysen folgten in Form eines Sphäroidmigrationsassays von primären GBM Zellkulturen. Weiterhin wurde MACC1 in zwei GBM-Zelllinien stabil überexprimiert und deren Migration und Proliferation in Echtzeit gemessen. Komplettiert wurden die funktionellen Versuche durch einen Koloniebildungsassay.
Die Expression von MACC1 stieg mit zunehmendem WHO-Grad auf mRNA- und Proteinebene an. Die Analyse von MACC1 durch IHC erlaubte eine Differenzierung nicht nur zwischen ruhenden LGA und LGA welche später ein Rezidiv bildeten, bzw. Progress zeigten, sondern auch zwischen primären und sekundären GBM. Eine hohe MACC1-Expression war mit einer ungünstigen klinischen Prognose der Patienten assoziiert. Die endogene Expression von MACC1 korrelierte mit der Migrationsaktivität primärer GBM-Zellkulturen. Die Überexpression von MACC1 in GBM-Zelllinien induzierte Proliferation, Migration und Koloniebildung und korrelierte somit mit Schlüsseleigenschaften maligner Zellen.
Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit zum ersten Mal eine essentielle Rolle von MACC1 für die Pathogenese von Glioblastomen. Deshalb könnte MACC1 ein potentielles neues therapeutisches Ziel für die Behandlung von Glioblastomen sein und eventuell sogar als neuer prognostischer Marker dienen.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde anhand von Tumorzelllilien und Nativ-Material untersucht, ob und in welchem Masse Medulloblastome verschiedene Matrix-Metalloproteasen exprimieren. Diese Enzyme spielen bei der Gewebeumstrukturierung und Neoangiogenese im Rahmen der Tumorinvasivität eine wesentliche Rolle. Über das Verteilungsmuster bei Medulloblastomen ist im Vergleich zu anderen Hirntumoren wie das Glioblastom bisher wenig bekannt. Dies ist ein erster Ansatz, um mittels Vergleich mit dem Vorkommen in Glioblastomen mehr über die MMP-Expression und -verteilung im MDB zu erfahren. Die Analyse erfolgte mittels PCR auf RNA-Ebene und über immunhistochemische Färbungen sowie Zymografie auf Proteinebene.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Daten von Patienten ausgewertet, die an einem Vestibularisschwannom erkrankt sind. Dabei wurde der Einfluss einer Facialisparese auf die Lebensqualität untersucht. Die Auswertung der Daten zeigte statistisch signifikante Zusammenhänge zwischen verschiedenen Domänen der Lebensqualität und einer postoperativen Facialisparese.
Die Immunabwehr des Patienten stellt eine Schlüsselrolle bei der spontanen Tumorregression dar. Bisher zählten zytotoxische CD8-positive T Zellen und natürliche Killerzellen zu den wichtigsten zellulären Vertretern der Tumorkontrolle. Im Tierversuch konnte jedoch kein signifikanter Einfluss dieser Zellen auf die spontane Regression nachgewiesen werden. Allerdings fand sich eine hohe Anzahl an Makrophagen im Tumorgewebe. In vorangegangenen Untersuchungen zeigte sich bei der Depletion der Makrophagen mittels Clodronate im Tiermodell der Ratte ein deutlich gesteigertes Tumorwachstum. In der hier durchgeführten Versuchsreihe wurde nun der Einfluss von Makrophagen auf das Tumorwachstum orthotop implantierter C6-Glioblastomsphäroide betrachtet. Dabei wurden die Makrophagen durch den Granulozyten-Makrophagen Kolonie-stimulierenden Faktor (rhGM-CSF, Leukine) aktiviert.
29 SD-Ratten wurden C6-Gliom-Sphäroide orthotop implantiert. 20 der Tiere wurden jeden zweiten Tag mit 1µg/100g Körpergewicht rhGSM-CSF s. c. behandelt. Neun Tiere dienten als Kontrollgruppe. Zur Verlaufsbeurteilung wurden an den Tagen 7, 14, 21, 28, 32 und 42 nach Implantation MRT-Untersuchungen (T1, T2 und 3D CISS-Sequenzen) durchgeführt. Die Tumorvolumina wurden mit Hilfe dieser MRT-Untersuchungen ermittelt. Die histologische Aufarbeitung beinhaltete HE-, CD68-Makrophagen-, CD8-positive T Zellen- sowie Ki-67 Proliferations- Färbungen in Paraffinschnitten von Gehirn, Tumor und Milz.
In 15 der 20 behandelten Tiere entwickelten sich solide Tumoren. Am Tag 7 konnte lediglich bei zwei Tieren mittels MRT ein minimales Tumorwachstum nachgewiesen werden. In der Kontrollgruppe war bereits bei drei von neun Tieren minimales Tumorwachstum zu verzeichnen. Am Tag 14 zeigten sich bei 11 von 17 (65%) Tieren der Versuchsgruppe solide Tumoren. Drei der verbleibenden 15 Tiere zeigten am Tag 21 erstmalig Tumorwachstum. Im Gegensatz dazu konnte in der Kontrollgruppe bereits an Tag 14 bei allen Tieren ein Tumorwachstum nachgewiesen werden. In der GM-CSF Gruppe entwickelten sich die Tumoren später und erreichten mit einem Median von 134mm³ ein geringeres Volumen als in der Kontrollgruppe (262mm³). Das mediane Überleben war mit 35 Tagen in der Gruppe der behandelten Tiere signifikant länger als in der Kontrollgruppe mit 24 Tagen. Zudem wurden in der histologischen Aufarbeitung der Tumoren signifikant mehr Makrophagen im Tumorgewebe nachgewiesen.
Die Stimulation der Makrophagen durch GM CSF im orthotopen C6 Glioblastommodell der Ratte führte zu einem beachtlich reduzierten und verzögerten Tumorwachstum. Die behandelten Tiere überlebten signifikant länger als die Tiere der Kontrollgruppe. Die aktuelle Datenlage bestätigt die bedeutende Rolle der angeborenen Immunabwehr durch Makrophagen in der Kontrolle des Tumorwachstums bei experimentellen Glioblastomen. Die Aktivierung der Makrophagen hatte einen deutlichen Einfluss auf das Tumorwachstum, wohingegen eine T Zell-Depletion nur einen geringen Einfluss darauf hatte. Makrophagen als Vertreter des angeborenen Immunsystems wurden bisher in ihrer Rolle der Tumorkontrolle unterschätzt. Es bedarf noch weiterer Untersuchungen, ob die Makrophagen in Zukunft, ohne die körpereigenen Zellen anzugreifen, zur wirkungsvollen Tumorbekämpfung herangezogen werden könnten.
In Nervensystemen bedürfen Informationsweitergabe und Gedächtnisformation eines präzisen Zusammenspiels von Synapsen in Zeit und Raum. Synaptische Transmission basiert strukturell auf mesoskopischen cytosolischen Kompartimenten an der präsynaptischen Membran, sogenannten Aktiven Zonen (AZ). Ihre Cytomatrix, bestehend aus zentralen Gerüstproteinen wie Rab3 interacting molecule (RIM), ermöglicht eine schnelle Freisetzung synaptischer Vesikel. Die Defizienz der lokal häufigsten Isoform RIM1α resultiert an einer komplexen zentralen Säugersynapse, die des hippocampalen Moosfaserboutons (MFB) zu im Cornu ammonis (CA)3 befindlichen Pyramidalzellen, in einer dezimierten Langzeitplastizität. Auf Verhaltensebene zeigen diese Mäuse eine reduzierte Lernfähigkeit.
Die vorliegende Dissertation widmet sich grundlegend der bisher unbekannten dreidimensionalen (3D) AZ-Ultrastruktur des MFB in akuten Hippocampusschnitten der adulten Wildtyp- und RIM1α-Knock-Out-Maus (RIM1α\(^{-/-}\)). In einer methodischen Entwicklungsphase wurde ein neuartiges, anspruchsvolles Protokoll der nahezu artefaktfreien (near to native) Synapsenpräparation am MFB mittels Hochdruckgefrierung und Gefriersubstitution sowie der 3D-Modellierung mittels Elektronentomographie etabliert. In einer zweiten Experimentier- und Analysephase ermöglichte die hochwertige synaptische Gewebeerhaltung in beiden Genotypen eine standardisierte, auf Programmierskripten basierte Quantifizierung der AZ-Ultrastruktur bis auf die Ebene eines individuell gedockten synaptischen Vesikels.
Dieser Dissertation gelingt der Nachweis, dass eine Defizienz von RIM1α zu einer multidimensionalen ultrastrukturellen Veränderung der AZ und ihres Vesikelpools am MFB führt. Neben einer Reduktion, Dezentralisierung und strukturellen Veränderung (eng) gedockter Vesikel – der ultrastrukturellen Messgrößen von unmittelbar freisetzungsfähigen Vesikeln – verdichtet sich der distaler lokalisierte Vesikelpool auf zugleich größeren, heterogenen AZ-Flächen mit erweitertem synaptischem Spalt. Vorliegende Untersuchungen tragen zum Verständnisgewinn über eine zentrale Rolle von RIM1α für das Docking und die Organisation von Vesikeln der AZ im MFB bei. Darüber hinaus stellen die präzisen ultrastrukturellen Analysen eine morphologische Grundlage für weiterführende Studien mit Hilfe modernster Techniken dar, beispielsweise über die Auswirkungen der geänderten RIM1α\(^{-/-}\) AZ-Ultrastruktur auf die präsynaptische Plastizität sowie in Korrelation zum Gedächtnis und Lernen der Tiere.
Prostag1andin F\(_{2\alpha}\) (PGF\(_{2\alpha}\)) is one of the most common metabo1ites of arachidonic acid (M) in rat brain. When administered intracerebroventricularly (i.c.v.) to rats, both AA and PGFal exert dose-related hypertensive, tachycardic and hyperthermic effects. Metabolie alterations in the endogenaus formation of some prostaglandins in the brain-stem of spontaneously hypertensive rats (SHR) have been reported. Therefore the central effects of AA and PGF \(_{2\alpha}\) on blood pressure, heart rate and body temperature were studied both in SHR and nonootensive Wistar rats (NR) under urethane-anaesthesia. The hypertensive effect of AA i.c.v. (0.01-100 \(\mu\)g/rat) was larger in magni tude in SHR than in NR, but there was no significant difference in the M-induced changes of heart rate and body temperature between the groups. Pretreatment of NR wi th soditm1 :meclofenamate (1 mg/rat i.c.v.) antagonised the central effects of M indicating that these effects are not due to M itself but to its conversion to prostaglandins. Unlike the effects of AA, the central hypertensive, tachycardic and hyperthennic responses to PGF\(_{2\alpha}\) (0.5-50 l-lg/rat i.c.v .) were significantly attenuated in SHR. The present results obtained with M are conpatible with the previous assumption that the synthesis of prostaglandins in the brain of SHR might differ from that in NR. The results also demonstrate that the central effects of PGF\(_{2\alpha}\) are reduced in SHR.
Differences in stem cell marker and osteopontin expression in primary and recurrent glioblastoma
(2022)
Background
Despite of a multimodal approach, recurrences can hardly be prevented in glioblastoma. This may be in part due to so called glioma stem cells. However, there is no established marker to identify these stem cells.
Methods
Paired samples from glioma patients were analyzed by immunohistochemistry for expression of the following stem cell markers: CD133, Musashi, Nanog, Nestin, octamer-binding transcription factor 4 (Oct4), and sex determining region Y-box 2 (Sox2). In addition, the expression of osteopontin (OPN) was investigated. The relative number of positively stained cells was determined. By means of Kaplan–Meier analysis, a possible association with overall survival by marker expression was investigated.
Results
Sixty tissue samples from 30 patients (17 male, 13 female) were available for analysis. For Nestin, Musashi and OPN a significant increase was seen. There was also an increase (not significant) for CD133 and Oct4. Patients with mutated Isocitrate Dehydrogenase-1/2 (IDH-1/2) status had a reduced expression for CD133 and Nestin in their recurrent tumors. Significant correlations were seen for CD133 and Nanog between OPN in the primary and recurrent tumor and between CD133 and Nestin in recurrent tumors. By confocal imaging we could demonstrate a co-expression of CD133 and Nestin within recurrent glioma cells. Patients with high CD133 expression had a worse prognosis (22.6 vs 41.1 months, p = 0.013). A similar trend was seen for elevated Nestin levels (24.9 vs 41.1 months, p = 0.08).
Conclusions
Most of the evaluated markers showed an increased expression in their recurrent tumor. CD133 and Nestin were associated with survival and are candidate markers for further clinical investigation.
Introduction
A novel neurostimulation system allows steering current in horizontal directions by combining segmented leads and multiple independent current control. The aim of this study was to evaluate directional DBS effects on parkinsonian motor features and adverse effects of subthalamic neurostimulation.
Methods
Seven PD patients implanted with the novel directional DBS system for bilateral subthalamic DBS underwent an extended monopolar review session during the first postoperative week, in which current thresholds were determined for rigidity control and stimulation-induced adverse effects using either directional or ring-mode settings.
Results
Effect or adverse effect thresholds were modified by directional settings for each of the 14 STN leads. Magnitude of change varied markedly between leads, as did orientation of optimal horizontal current steering.
Conclusion
Directional current steering through chronically implanted segmented electrodes is feasible, alters adverse effect and efficacy thresholds in a highly individual manner, and expands the therapeutic window in a monopolar review as compared to ring-mode DBS.
Background
Early inflammatory processes may play an important role in the development of early brain injury (EBI) after subarachnoid hemorrhage (SAH). Experimental studies suggest that anti-inflammatory and membrane-stabilizing drugs might have beneficial effects, although the underlying mechanisms are not fully understood. The aim of this study was to investigate the effect of early treatment with methylprednisolone and minocycline on cerebral perfusion and EBI after experimental SAH.
Methods
Male Sprague-Dawley rats were subjected to SAH using the endovascular filament model. 30 minutes after SAH, they were randomly assigned to receive an intravenous injection of methylprednisolone (16mg/kg body weight, n=10), minocycline (45mg/kg body weight, n=10) or saline (n=11). Mean arterial blood pressure (MABP), intracranial pressure (ICP) and local cerebral blood flow (LCBF) over both hemispheres were recorded continuously for three hours following SAH. Neurological assessment was performed after 24 hours. Hippocampal damage was analyzed by immunohistochemical staining (caspase 3).
Results
Treatment with methylprednisolone or minocycline did not result in a significant improvement of MABP, ICP or LCBF. Animals of both treatment groups showed a non-significant trend to better neurological recovery compared to animals of the control group. Mortality was reduced and hippocampal damage significantly attenuated in both methylprednisolone and minocycline treated animals.
Conclusion
The results of this study suggest that inflammatory processes may play an important role in the pathophysiology of EBI after SAH. Early treatment with the anti-inflammatory drugs methylprednisolone or minocycline in the acute phase of SAH has the potential to reduce brain damage and exert a neuroprotective effect.