Transiente cerebrale Ischämie : neuroprotektive Effekte von Bilobalid, Triheptanoin und Veränderungen im Alter

Der ischämische Schlaganfall zählt zu den häufigsten Todesursachen in den Industrienationen und hinterlässt die meisten überlebenden Patienten in einer Pflegebedürftigkeit. Trotz der hohen Inzidenz und der gravierenden Folgen eines Schlaganfalls gibt es bislang keine ausreichende medikamentöse Therapie zum Schutz der Nervenzellen. Die akute Versorgung beschränkt sich auf die Lyse des Thrombus, welcher die betroffene Hirnarterie verschließt, und auf symptomatische Maßnahmen. In der vorliegenden Dissertation wurden daher das neuroprotektiv wirkende Bilobalid, eine Substanz aus dem Ginkgo biloba Baum, und das anaplerotisch wirksame Triheptanoin auf ihre schützende Wirkung während eines ischämischen Schlaganfalls im Mausmodell untersucht. Zusätzlich wurden in der Bilobalid-Studie Tiere aus zwei verschiedenen Altersgruppen (6-8 Wochen gegen 18-24 Monate) verglichen. Der transiente Schlaganfall wurde in der Maus durch einstündigen Verschluss der mittleren Cerebralarterie (MCAO, middle cerebral artery occlusion) induziert. Bilobalid wurde prophylaktisch eine Stunde vor Induktion des Schlaganfalls intraperitoneal (10 mg/kg) oder lokal in das betroffene Hirnareal (10 µM) verabreicht. Alle durchgeführten Experimente wiesen auf eine deutliche Neuroprotektion durch die Gabe von Bilobalid hin. Ein Tag nach MCAO war die Infarktfläche durch die Gabe von Bilobalid signifikant vermindert. In den durchgeführten motorischen Verhaltenstests schnitten die Bilobalid-behandelten Tiere wesentlich besser ab als unbehandelte Tiere. Der beobachtete Schutzeffekt von Bilobalid wurde auf mitochondriale Prozesse zurückgeführt: Die nach Ischämie beobachteten Defizite in Komplex I der mitochondrialen Atmungskette wurden durch die Gabe von Bilobalid deutlich vermindert. Bilobalid verringerte außerdem den enormen Anstieg von extrazellulärem Glutamat und das Ausmaß der mitochondrialen Schwellung während MCAO. In der Altersstudie wurde deutlich, dass sowohl die motorische Aktivität der Tiere als auch einige zelluläre Prozesse wie die mitochondriale Atmung beeinträchtigt sind. Nichtsdestotrotz zeigte Bilobalid auch in gealterten Tieren einen deutlichen protektiven Effekt nach Ischämie. Das anaplerotisch wirksame Triheptanoin wurde den Mäusen in einer 14-tätigen Fütterungsstudie verabreicht (33 % der Gesamt-Kalorien). Deutliche Schutzeffekte der Triheptanoin-Diät wurden nach Ischämie sowohl in TTC-gefärbten Hirnschnitten als auch in motorischen Verhaltenstests beobachtet. Durch den anaplerotischen Effekt sollte einerseits der Citratcyclus mit Acetyl-CoA und Succinyl-CoA gespeist werden, andererseits könnte Succinat in Komplex II der Atmungskette als direkter Energielieferant dienen. Dieser theoretische Ansatz wurde experimentell bestätigt: Die Fütterung mit Triheptanoin bewirkte eine signifikante Aktivitätssteigerung der mitochondrialen Komplexe II und IV nach MCAO. Die durch Ischämie gesenkten ATP-Spiegel und das Membranpotential wurden durch die anaplerotische Diät ebenfalls deutlich erhöht. Triheptanoin bewirkte zudem eine signifikante Reduktion des extrazellulären Glutamat-Anstiegs wŠhrend der MCAO. Die Auswirkungen eines Schlaganfalls wurden demnach sowohl durch die prophylaktische Gabe von Bilobalid eine Stunde vor Ischämie als auch durch die 14-tägige Triheptanoin-Diät maßgeblich vermindert. Beide Substanzen zeigten im Mausmodell bemerkenswerte neuroprotektive Effekte und könnten daher auch beim Auftreten eines humanen Schlaganfalls entscheidende Vorteile bringen. Der präventive therapeutische Einsatz von Bilobalid oder Triheptanoin sollte daher in klinischen Studien weiter verfolgt werden

Neuroprotective Effects of Bilobalide are Accompanied by a Reduction of Ischemia-Induced Glutamate Release \u3cem\u3ein vivo\u3c/em\u3e

Neuroprotective properties of bilobalide, a specific constituent of Ginkgo extracts, were tested in a mouse model of stroke. After 24 h of middle cerebral artery occlusion (MCAO), bilobalide reduced infarct areas in the core region (striatum) by 40–50% when given at 10 mg/kg 1 h prior to MCAO. Neuroprotection was also observed at lower doses, or when the drug was given 1 h past stroke induction. Sensorimotor function in mice was improved by bilobalide as shown by corner and chimney tests. When brain metabolism in situ was monitored by microdialysis, MCAO caused a rapid disappearance of extracellular glucose in the striatum which returned to baseline levels after reperfusion. Extracellular levels of glutamate were increased by more than ten-fold in striatal tissue, and by four- to fivefold in hippocampal tissue (penumbra). Bilobalide did not affect glucose levels but strongly attenuated glutamate release in both core and penumbra regions. Bilobalide was equally active when given locally via the microdialysis probe and also reduced ischemia-induced glutamate release in vitro in brain slices. We conclude that bilobalide is a strong neuroprotectant in vivo at doses that can be used therapeutically in humans. The mechanism of action evidently involves reduction of glutamate release, thereby reducing excitotoxicity

Neuroprotective effects of bilobalide are accompanied by a reduction of ischemia-induced glutamate release in vivo

Neuroprotective properties of bilobalide, a specific constituent of Ginkgo extracts, were tested in a mouse model of stroke. After 24 hours of middle cerebral artery occlusion (MCAO), bilobalide reduced infarct areas in the core region (striatum) by 40-50% when given at 10 mg/kg one hour prior to MCAO. Neuroprotection was also observed at lower doses, or when the drug was given 1 h past stroke induction. Sensorimotor function in mice was improved by bilobalide as shown by corner and chimney tests. When brain metabolism in situ was monitored by microdialysis, MCAO caused a rapid disappearance of extracellular glucose in the striatum which returned to baseline levels after reperfusion. Extracellular levels of glutamate were increased by more than ten-fold in striatal tissue, and by four- to fivefold in hippocampal tissue (penumbra). Bilobalide did not affect glucose levels but strongly attenuated glutamate release in both core and penumbra regions. Bilobalide was equally active when given locally via the microdialysis probe and also reduced ischemia-induced glutamate release in vitro in brain slices. We conclude that bilobalide is a strong neuroprotectant in vivo at doses that can be used therapeutically in humans. The mechanism of action evidently involves reduction of glutamate release, thereby reducing excitotoxicity

Interlaboratory study of the operational stability of automated sorption balances.

Automated sorption balances are widely used for characterizing the interaction of water vapor with hygroscopic materials. These instruments provide an efficient way to collect sorption isotherm data and kinetic data. A typical method for defining equilibrium after a step change in relative humidity (RH) is using a particular threshold value for the rate of change in mass with time. Recent studies indicate that commonly used threshold values yield substantial errors and that further measurements are needed at extended hold times as a basis to assess the accuracy of abbreviated equilibration criteria. However, the mass measurement accuracy at extended times depends on the operational stability of the instrument. Published data on the stability of automated sorption balances are rare. An interlaboratory study was undertaken to investigate equilibration criteria for automated sorption balances. This paper focuses on the mass, temperature, and RH stability and includes data from 25 laboratories throughout the world. An initial target for instrument mass stability was met on the first attempt in many cases, but several instruments were found to have unexpectedly large instabilities. The sources of these instabilities were investigated and greatly reduced. This paper highlights the importance of verifying operational mass stability of automated sorption balances, gives a method to perform stability checks, and provides guidance on identifying and correcting common sources of mass instability