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Stammzelltherapie bei zerebrovaskulären Erkrankungen

Kardio‐ und zerebrovaskuläre Erkrankungen (Schlaganfall, intrazerebrale Blutungen oder vaskuläre Demenz) gehören zu den häufigsten Todesursachen weltweit, wobei der Schlaganfall nach den koronaren Herzerkrankungen Platz zwei einnimmt. Nach der etablierten Akuttherapie zur Öffnung des meist zugrundeliegenden Gefäßverschlusses in den ersten Stunden liegt ein Schwerpunkt der aktuellen Forschung in der Förderung von Regeneration und Wiederaufbau des geschädigten Hirngewebes. Neben pharmakologischen Wirkstoffen rücken dabei Stammzellen durch ihre neuroregenerativen Eigenschaften immer mehr in den Fokus der Wissenschaft. Mesenchymale Stammzellen können in großem Umfang aus subkutanem humanem adultem Fettgewebe gewonnen und leicht kultiviert werden. Zusätzlich haben sie die Fähigkeit, sich zu verschiedenen Zelltypen innerhalb eines Gewebetyps zu differenzieren. Zusätzlich werden sie durch ihre immunomodulatorischen Eigenschaften vom Immunsystem nicht abgestoßen, wodurch eine allogene Transplantation in immunkompetente Empfänger und damit auch eine Gewebereparatur möglich ist. Darüber hinaus geben Stammzellen zahlreiche trophische Faktoren ab, die Entzündungsprozesse, eine Neustrukturierung des Gewebes und Apoptose modulieren.

Frühe Ergebnisse aus unserer Forschung zeigen, dass bei mit Stammzellen behandelten Tieren eine deutlich verbesserte Wiederherstellung der motorischen Fähigkeiten erreicht werden konnte. Auch konnte eine verstärkte Zellproliferation in den Hirnen der Tiere beobachtet werden. Diese ersten Daten lassen vermuten, dass Stammzellen in der Lage sind, eine Regeneration von geschädigtem Gewebe anzuregen.

Darstellung der Migrationsaktivität mesenchymaler Stammzellen in der ischämischen Hemisphäre einer Ratte, 48 h nach der Behandlung mit 3E+05 Stammzellen. Bild 1: T2-gewichtete MRT-Aufnahme des Infarktareals (gepunktete Linie). Bild 2: T2*-gewichtete MRT-Aufnahme mit stark hypointensem Signal von mit Eisenoxidpartikeln markierten Stammzellen (in der Voxelanalyse aufgearbeitet als rote Punkte). Bild 3: Innerhalb von 9 Tagen nimmt das Zellsignal ab, wobei ein neuer hypointenser Fleck im Striatum in der Nähe des Infarktgebietes auftritt. Bild 4: Die histologische Analyse bestätigt die MRT-Daten und zeigt eine positive Berliner Blau-Färbung (PB) (Stelle # und §). ASC = adipose tissue derived stem cell; MCAo = middle cerebral artery occlusion; PB = Prussian Blue.

In einem aktuellen Forschungsprojekt untersuchen wir in Kooperation mit der Abteilung für Transfusionsmedizin (Prof. Karen Bieback) das Migrationsverhalten von intra-arteriell applizierten humanen Stammzellen aus Fettgewebe. Ratten, deren Blut-Hirn-Schranke aufgrund eines Schlaganfalls eine erhöhte Permeabilisierung aufwies, wurden verschiedene Mengen an mesenchymalen Stammzellen injiziert. Die Analyse der Zellmigration erfolgte mittels Hochfeld-Magnetresonanztomographie, womit wir auch geringe Stammzellmengen von nur 5E+04 Zellen in der infarzierten Hemisphäre nachweisen konnten. Auch konnten wir nachweisen, dass die Zellen im Gehirn überlebensfähig waren und sich aktiv in Richtung der infarzierten Gewebebereiche bewegten. Wir erachten das Zellvolumen hierbei als einen wichtigen Faktor, der die Infarktgröße entweder vergrößern oder verkleinern kann, wie wir es nach Injektion von 3E+05 Zellen beobachten konnten, wodurch das Infarktvolumen sich um 20% verringerte.

Publikationen

  • The effect of adipose tissue-derived stem cells in a middle cerebral artery occlusion stroke model depends on their engraftment rate. Grudzenski S, Baier S, Ebert A, Pullens P, Lemke A, Bieback K, Dijkhuizen RM, Schad LR, Alonso A, Hennerici MG, Fatar M. Stem Cell Res Ther. 2017 Apr 26;8(1):96. doi: 10.1186/s13287-017-0545-y.
  • Lipoaspirate-derived adult mesenchymal stem cells improve functional outcome during intracerebral hemorrhage by proliferation of endogenous progenitor cells stem cells in intracerebral hemorrhages. Fatar M, Stroick M, Griebe M, Marwedel I, Kern S, Bieback K, Giesel FL, Zechmann C, Kreisel S, Vollmar F, Alonso A, Back W, Meairs S, Hennerici MG. Neurosci Lett. 2008 Oct 10;443(3):174-8. doi: 10.1016/j.neulet.2008.07.077. Epub 2008 Aug 5. PubMed PMID: 18691631.
  • Gadofluorine m uptake in stem cells as a new magnetic resonance imaging tracking method: an in vitro and in vivo study. Giesel FL, Stroick M, Griebe M, Tröster H, von der Lieth CW, Requardt M, Rius M, Essig M, Kauczor HU, Hennerici MG, Fatar M. Invest Radiol. 2006 Dec; 41(12):868-73. PubMed PMID: 17099425.

Kontextspalte

Ansprechpartnerin

Prof. Dr. med. Angelika Alonso

Geschäftsführende Oberärztin