Molekulare Mechanismen der Purin-mediierten Protektion

Der durch zerebrale Ischämie verursachte Schlaganfall ist die 3. häufigste Todesursache und die häufigste Ursache für Neurodegeneration. Während der hypoxischen Phase wird die Produktion von ATP erniedrigt, wodurch der Energiezustand von Neuronen verringert wird, Ionengradienten aufgelöst werden und Zellmembranen von Neuronen depolarisieren. Einhergehend mit der Energiedepletierung mobilisiert der Organismus ein Schutzprogramm, welches das Nervensystem vor größerem Schaden bewahren soll. Zu diesen Schutzsubstanzen gehört Adenosin, ein neuroprotektiv wirkendes endogenes Purin Nukleosid, welches z.B. den neuronalen Stoffwechsel drosselt und den zerebralen Blutfluss erhöht. Somit führt dieses organische Molekül zu einer bemerkenswerten Reduktion in der Schädigung von Nervenzellen. Ähnliche Wirkung zeigen auch weitere Nukleoside, Guanosin und Inosin. Es zeigte sich, dass sie nicht nur die Entwicklungsfähigkeit der neuronalen Zellen aufrechterhalten, sondern auch die Bildung von Nervenfortsätzen fördern. Trotz eingehender Studien bleiben aber viele Aspekte der Purin-induzierten körpereigenen Schutzmechanismen unklar. Das Ziel der gegenwärtigen Studie ist es die neuroprotektiven Mechanismen von Adenosin, Guanosin und Inosin in `ischämischen` Neuronen näher zu untersuchen. Kürzlich von uns erhobene Daten, welche die Aktivierung und die potentielle Rolle von p42/44 MAPKinasen und p120/140 PRKinasen gezeigt haben, unterstützen folgende Untersuchungen: 1.) die kritische Rolle der Serine/Threonin Protein Kinasen p42/44 MAPK (zusammen mit den etablierten Effektoren ELK-1 und/oder HIF-1a und PRK1/2 in der purine-mediierten Neuroprotektion, und schließlich 2.) die detailierte Aufklärung dieser Signalfunktionen für zukünftige Behandlungen von Ischämie/Reperfusions Störungen.

Von zentraler Bedeutung für die Regeneration nach einem Schlaganfall ist die Reduktion der Schädigung von Nervenzellen im Gehirn. Einhergehend mit der Energiedepletierung mobilisiert der Organismus ein Schutzprogramm, welches das Nervensystem vor größerem Schaden bewahren soll. Zu diesen Schutzsubstanzen gehören neuroprotektiv-wirkenden endogenen Purinnukleoside. Es zeigte sich, dass sie nicht nur die Entwicklungsfähigkeit der neuronalen Zellen aufrechterhalten, sondern auch die Bildung von Nervenfortsätzen fördern. Ziele des gegenwärtigen Projekts P19578-B05 umfassten die Untersuchungen der neuroprotektiven Mechanismen von Purinnukleosiden in "hypoxischen" Neuronen: 1) Die Wirkung von Purinnukleosid-vermittelten Signalwegen auf das Überleben und die Regeneration von Neuronen. 2) die potentielle Rolle von p42/44 MAPKinasen und p120/140 PRKinasen in der Purin-vermittelten Neuroprotektion und 3) die detaillierte Aufklärung dieser Signalfunktionen für zukünftige Behandlungen von Ischämie/Reperfusions Störungen. Mit Hilfe zweier neuronaler Zellmodelle (A2A Rezeptor positive PC12 Zellen und A1 Rezeptor positive Primärneuronen aus dem Kleinhirn) und einem Zellinkubator mit der Möglichkeit Sauerstoff zu regulieren, identifizierten wir die Bedeutsamkeit von zwei zentralen Signalmodulen. Die mitogen-aktivierte Proteinkinase (MAPK); (Tomaselli, 2008) und die Stabilisierung des Hypoxia-inducible factor-1 alpha (HIF-1alpha); (Zur Nedden, 2008) scheinen von zentraler Wichtigkeit für die Erhaltung der Zellviabilität und der Möglichkeit Neuriten zu bilden. Weiters wurden siRNA-knockdown Techniken entwickelt mit deren Hilfe wir die bedeutende Rolle der Proteinkinase-C-verwandten Kinase (PRK1) in der purine-mediierten Neuroprotektion zeigen konnten (Thauerer, 2010).