Secretoneurin Gentherapie und diabetische Neuropathie

Unter therapeutischer Angiogenese versteht man die durch unterschiedliche Wachstumsfaktoren wie Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) und Vertreter der Fibroblast Growth Factor (FGF) Familie induzierte Neubildung von Blutgefässen mit dem Ziel die Bildung von Umgehungskreisläufen (Kollateralen) nach arteriellen Gefäßverschlüssen zu verstärken. Dies könnte eine mögliche therapeutische Maßnahme für Patienten mit therapierefraktärer koronarer Herzerkrankung oder peripherer arterieller Verschlusskrankheit (pAVK) darstellen. In Tiermodellen der diabetischen Neuropathie konnte außerdem nachgewiesen werden, dass Gentherapie mit VEGF die Neuropathie durch Zunahme der Durchblutung der Nerven durch Vasa Nervorum, die bei diabetischen Nerven vermindert sind, bessern kann. VEGF weist auch direkte Effekte auf Schwann Zellen auf, Zellen die wichtig für die Regeneration peripherer Nerven sind. Es konnte außerdem gezeigt werden, dass VEGF Gentherapie, appliziert wegen therapierefraktärer pAVK, auch die Neuropathie dieser Patienten, die teilweise auch Diabetiker waren, besserte. Derzeit wird der Effekt von VEGF Gentherapie auf die diabetische Neuropathie in einer randomisierten, Plazebo-kontrollierten Studie untersucht. Wir konnten kürzlich zeigen, dass das Neuropeptid Secretoneurin (SN), das Effekte auf vaskuläre Zellen aufweist und in Nervenfasern, die entlang von Blutgefässen lokalisiert sind enthalten ist, Angiogenese und Vaskulogenese induziert. Wir konnten außerdem nachweisen, dass SN spezifisch in Skelettmuskelzellen durch Hypoxie verstärkt exprimiert wird. Weiters konnten wir ein SN exprimierendes Plasmid als gentherapeutischen Vektor herstellen, charakterisierten das rekombinante SN Molekül und konnten in ersten Experimenten positive Effekte im Ischämie- Modell des Hinterbeines der Maus im Sinne einer Induktion von therapeutischer Angiogenese durch SN Gentherapie nachweisen. SN induziert außerdem das Auswachsen von Neuriten aus Nervenzellen und erste Untersuchungen an kultivierten Schwann Zellen weisen außerdem darauf hin, dass SN anti-apoptotische Effekte auf diese Zellen aufweist. In dem beantragten Projekt möchten wir die Wirkung von SN auf Schwann Zellen weiter untersuchen und die Hypothese testen, dass SN Gentherapie die diabetische Neuropathie bessern kann. Das geplante Projekt enthält 2 spezifische Ziele: 1. Untersuchungen der Effekte von SN auf Schwann Zellen (Proliferation, Migration, Apoptose) 2. Effekt der SN Gentherapie auf die diabetische Neuropathie in Tiermodellen des Typ I und Typ II Diabetes Mellitus. Dabei sollen neurophysiologische Untersuchungen, Effekte auf die Nervendurchblutung und mögliche zugrunde liegende Mechanismen wie Effekte auf die neuronale nitric oxide Synthase untersucht werden. Die Gesamtdauer dieses Projektes umfasst 24 Monate.

Die diabetische Neuropathie stellt eine häufige klinische Erkrankung mit potentiell schwerwiegenden Folgen dar, trotzdem ist die pathogenetische Ursache noch unklar. Neben metabolischen Störungen könnten auch Schädigungen in der Mikrozirkulation diese Erkrankung auslösen. Zu dieser Hypothese würde passen, dass Therapie mit Faktoren wie Vascular Endothelial Growth Factor, die Blutgefäßneubildung (Angiogenese) induzieren, diese Erkrankung in Tiermodellen, aber auch in klinischen Studien am Menschen, positiv beeinflussen können. Wir konnten vor kurzem einen neuen angiogenetischen Faktor, das Neuropeptid Secretoneurin, beschreiben und konnten zeigen, dass Gentherapie mit diesem Faktor in einem Tiermodell der schweren Beinischämie zu einer Verbesserung der Blutversorgung führt. Wir haben nun die Hypothese untersucht, dass Secretoneurin die Nervenfunktion in einem Tiermodell der diabetischen Neuropathie, der db/db Maus, verbessert. Diabetische Mäuse zeigten, als Ausdruck der Neuropathie, im Vergleich zu heterozygoten Mäusen eine signifikant reduzierte sensorische und motorische Nervenleitgeschwindigkeit des Nervus Ischiadikus. Nach Secretoneurin- Gentherapie, nicht jedoch nach Injektion eines Kontrollplasmides kam es zu einer signifikanten Zunahme der Nervenleitgeschwindigkeit über einen Zeitraum von bis zu 9 Wochen, was auf eine langdauernde Verbesserung der Nervenfunktion schließen lässt. Secretoneurin-Gentherapie verbesserte auch die Schmerzempfindung bei diabetischen Mäusen wie durch eine Verbesserung der Hitzeempfindung nachgewiesen wurde. Mithilfe eines an Endothelzellen bindenden Lectins das mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert wurde, konnte gezeigt werden, dass die Gefäßdichte in diabetischen Nerven tatsächlich vermindert war und durch die Secretoneurin Behandlung gebessert werden konnte. Um die Effekte von Secretoneurin an Schwann Zellen des peripheren Nervs zu untersuchen wurden Schwann Zellen aus dem Nervus Ischiadikus der Ratte isoliert, kultiviert und untersucht. Behandlung mit Secretoneurin konnte die Proliferation von Schwann Zellen stimulieren und verhinderte deren Apoptose. Zusammenfassend konnten unsere Untersuchungen zeigen, dass Therapie mit Secretoneurin positive Effekte in einem Tiermodell der diabetischen Neuropathie in-vivo und an Schwann Zellen in-vitro ausübt. Zukünftige Studien sollen die exakten Wirkungsmechanismen von Secretoneurin an Endothelzellen und Schwann Zellen evaluieren.