GLP-1 sezernierende mesenchymale alginatverkapselte Stammzellen zur Neuroprotektion nach Schädel-Hirn-Trauma

Das Schädel-Hirn-Trauma tritt häufig als Folge von Verkehrsunfällen bei Mensch und Tier auf und ist anhand einer hohen Defektheilung mit einer meist lebenslangen Behinderungen der Patienten verbunden. Aufgrund eines fehlenden verfügbaren Therapeutikums zur Behandlung sekundärer posttraumatischer Folgeschäden, werden die komplexen Gehirnverletzungen bis heute nur symptomatisch behandelt. Ein neuer Therapieansatz ist eine direkte zerebrale Implantation gentechnisch modifizierter Stammzellen, die mit Alginat verkapselt, neuroprotektive Therapeutika freisetzen. Alginat hat sich dabei mit seiner Fähigkeit zur Bildung semipermeabler, immunisolierender Membranen als sehr geeignet erwiesen. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der intrakraniellen Biokompatibilität des Alginates und der Vitalität der verkapselten Stammzellen. Zudem sollte die Wirksamkeit des Glucagon-like Peptide-1 (GLP-1), welches nach ventrikulärer Implantation von alginatverkapselten humanen mesenchymalen Stammzellen sezerniert wurde, auf die sekundären Folgeschäden eines experimentell induzierten, moderaten Schädel-Hirn-Traumas überprüft werden. Im Rahmen der Biokompatibiltätsuntersuchung wurden sowohl Implantate ohne Zellen als auch mit einer xenogenen Stammzellliniebei einem immundefizienten und einem immunkompetenten Rattenstamm zerebral verabreicht. Anhand histologischer, morphologischer und funktioneller Auswertungen wurden die gewebliche Abstoßungsreaktion und die Vitalität der verkapselten Stammzellen untersucht. Zur  Analyse der Wirksamkeit des GLP-1 nach einem Schädel-Hirn-Trauma wurden bei den Versuchstieren eine moderate, fokale Kontusionsverletzung mit Hilfe des „Controlled Cortical Impact“ erzeugt und dessen Auswirkungen ohne Implantation und mit sowohl leeren als auch GLP-1 sezernierenden Implantatenüberprüft. Die Auswertung erfolgte mit Hilfe histologischer, immunhistologischer Verfahren und anhand motorischer (Beam Balance Test, Beam Walking Test) und kognitiver Tests (Morris Water Maze Test). Bei der Beurteilung der posttraumatischen Schädigungen wurden allgemeine histologische Veränderungen, Zytoskelettverletzungen, degenerative und entzündliche Prozesse immunhistologisch mit  4 Antikörpern untersucht (Glucagon-like Peptide-1, Microtubule-associated Protein-1, Gliafaserprotein und mikrogliäres MHC Klasse II Oberflächenantigen OX6). Anhand der Biokompatibilitätsuntersuchung konnte gezeigt werden, dass die Implantate nach einer Versuchsdauer von 8 Wochen sowohl bei immundefizienten als auch bei immunkompetenten Tieren einer sicheren Immunabschirmung unterlagen, zu keinerlei Nebenwirkungen am Implantationsort in Form einer Abstoßungsreaktion führten und dass die verkapselten Zellen nach der Implantation vital und funktionsfähig waren. Im Rahmen der Beurteilung der Wirksamkeit konnten nach einer Versuchsdauer von 4 und 8 Wochen eine signifikante Wirkstofffreisetzung und neuroprotektive Effekte des GLP-1 durch eine Abnahme der astrozytären Gliareaktion und eine reduzierte Mikrogliaaktivierung gezeigt werden. Anhand der motorischen und kognitiven Untersuchungen ließen sich bei den mit GLP-1 behandelten Tieren signifikant verkürzte motorische posttraumatische Erholungszeiten nachweisen, die tendenziell auch bei der Beurteilung des Lernverhaltens und des Gedächtnisses zu sehen waren. Die durchgeführten Untersuchungen bestätigten den erfolgreichen Einsatz alginatverkapselter Stammzellen und das neuroprotektive Potential des GLP-1 als Therapeutikum zur Behandlung sekundärer Folgeschäden, die nach einem Schädel-Hirn-Trauma entstehen.