AG Experimentelle Neuroimmunologie

Leiter: Prof. Dr. med. Michael Schroeter M.Sc.
Telefon: +49 221 478-87239
Telefax: +49 221 478-98416

E-Mail: michael.schroeter@uk-koeln.de

Mitarbeiter:

Dr. med. Helene Claus
Beata Emig
Dr. med. Sabine Jantzen
Dr. med. Claudia C. Kaiser
Meike Keuters B.Sc.
Dr. med. Rebecca Klein
cand. med. S. Müsken
Dr. med. M. Adele Rüger
Ramona Spliess

Ehemalige Mitarbeiter des Labors: Marajke Gebauer, Dr. Daniel Nass, Marie-Lune Simard M.Sc., Dr. med. Martin Uhl, Dr. med. vet. Maureen Walberer
 

Labor:

LFI Ebene 5
Raum 406/7
Telefon: +49 221 478-89144/5
Telefax: +49 221 478-89143

Der Schlaganfall ist die Folge einer lokal begrenzten Durchblutungsstörung des Gehirns und stellt in der westlichen Welt die häufigste Ursache für Behinderungen im Erwachsenenalter dar. Die derzeit einzige kausale Therapie – die Thrombolyse – ist auf ein enges Zeitfenster nach dem Ereignis beschränkt.
Als Folge des Schlaganfalls treten Tage bis Wochen nach dem eigentlichen Infarktereignis eine Reihe entscheidender zellulärer Prozesse auf, die der Abgrenzung von „gesund“ und „krank“ (Demarkation), dem Abräumen untergegangenen Gewebes, der Narbenbildung, aber auch der Reparation und dem Erhalt des vom Schlaganfall verschonten Gewebes dienen. Es treten - im weiteren Sinn - entzündlichen Reaktionen („Neuroinflammation“) auf. Diese Reaktionen finden in charakteristischen räumlichen und zeitlichen Mustern statt und beziehen sowohl hirneigene Zellen als auch (Immun-)Zellen aus dem Blut mit ein. Die gezielte Beeinflussung der Neuroinflammation verspricht eine zusätzliche Schädigung des Gehirns zu verhindern und Reparaturvorgänge zu fördern.

In unserem Labor sind verschiedene Schlaganfallmodelle etabliert, mit denen wir die heterogene Pathophysiologie menschlicher Schlaganfälle nachbilden und untersuchen können. Neben den klassischen Modellen der permanenten und transienten Ischämie setzen wir das Makrosphären-Modell ein. Bei diesem Modell imitieren wir Schlaganfälle, die urch Einschwemmung von arteriosklerotischen Material in Gehirngefäße verursacht werden – einer Hauptursache von Schlaganfallen beim Menschen. Wir können kreisende Depolarisierungs-Wellen („Spreading Depressions“) auslösen, die wesentliche Fernwirkungen des Schlaganfalls im Gehirn imitieren. Endogene Stammzellen des Gehirns sind in der Lage, das Überleben infarktnaher Neurone zu sichern und Reparaturvorgänge zu fördern. Wir beobachten stammzellabhängige Vorgänge im Gehirn nach Schlaganfall und versuchen, diese endogenen Stammzellantworten zu verstärken.

Abb. 1: Darstellung der endogenen Stammzellen im lebenden Gehirn mit einer speziellen PET-Methode. Durch Pharmaka können die Stammzellen des Gehirns aktiviert werden.

Auf individueller Ebene und über die Zeit -vom Zeitpunkt des Auftretens des Schlaganfalls bis Wochen danach- können wir Schlaganfälle mit bildgebenden Methoden in ihrer Entwicklung verfolgen. In enger Kooperation mit dem Max-Planck-Institut für neurologische Forschung und dem Forschungszentrum Jülich wenden wir als bildgebende Verfahren die Magnetresonanztomographie (MRT) sowie die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) in vivo an. Validiert werden diese Verfahren durch Histologie und Immunhistochemie ex vivo (Abbildung 2) sowie durch Zellkulturuntersuchungen.
Durch die Kombination aus Doppel-Tracer-PET, MRT und Histologie konnten wir multiple Randzonen der Ischämie definieren (Abb.). Die Aktivierung von endogenen Stammzellen im Gehirn konnten wir erstmalig mit einer speziellen PET-Methode darstellen (Abb.1).

Abb. 2: Durch Übereinanderlegen von Bildinformationen aus MRT, Doppel-Tracer PET und Immunhistochemie können multiple Randzonen des Schlaganfalls definiert werden.

Ausgewählte Publikationen

Walberer M, Backes H, Dennin MA, Neumaier B, Endepols H, Hoehn M, Fink GR, Graf R, Schroeter M. Potential of early FDG-PET for identifying hypo-perfusion and predicting fate of tissue in a rat embolic stroke model. Stroke, in press

Kumagai T, Walberer M, Nakamura H, Endepols H, Sué M, Vollmar S, Adib S, Mies G, Yoshimine T, Schroeter M, Graf R. Distinct spatiotemporal patterns of spreading depolarizations during early infarct evolution: evidence from real-time imaging. J Cereb Blood Flow Metab. 2011 31(2):580-92.

Walberer M, Rueger MA, Simard ML, Jander S, Fink GR, Schroeter M. Dynamics of neuroinflammation in the macrosphere model of arterio-arterial embolic focal ischemia: approximation to human stroke patterns. J Exp Stroke Translat Med 2010 ;2(1):22.

Rueger MA, Backes H, Walberer M, Neumaier B, Ullrich R, Simard ML, Emig B, Fink GR, Hoehn M, Graf R, Schroeter M. Noninvasive imaging of endogenous neural stem cell mobilization in vivo using positron emission tomography. J Neurosci. 2010;30(18):6454-60.

Schroeter M, Dennin MA, Walberer M, Backes H, Neumaier B, Fink GR, Graf R. Neuroinflammation extends brain tissue at risk to vital peri-infarct tissue: a double tracer [11C]PK11195- and [18F]FDG-PET study. J Cereb Blood Flow Metab. 2009; 29(6): 1216-25.

Androutsellis-Theotokis A, Rueger MA, Park DM, Mkhikian H, Korb E, Poser SW, Walbridge S, Munasinghe J, Koretsky AP, Lonser RR, McKay RD. Targeting neural precursors in the adult brain rescues injured dopamine neurons. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009;106(32):13570-5.