Der ischämische Schlaganfall ist eine der weltweit häufigsten Erkrankung, die hohe Mortalität und Morbidität verursacht. Die wirksamste zugelassene Therapiemaßnahme ist die medikamentöse oder mechanische Rekanalisation der betroffenen Arterie. Aufgrund des hohen Blutungsrisikos besteht jedoch ein enges Zeitfenster, so dass die Therapie häufig nicht angewendet werden kann. Weitere ähnlich wirksame medikamentöse Therapien, die auch später zum Einsatz kommen könnten, fehlen bisher. Die Schädigung des zentralen Nervensystems (ZNS) durch die Ischämie löst eine Immunreaktion aus, die sowohl mit der zusätzlichen Schädigung des ZNS wie auch mit der Reparation und Regenerierung des ZNS in Verbindung gebracht wird. Mikroglia sind ortsständige Immunzellen im ZNS, die diese Immunreaktion initiieren, steuern und zudem als Effektorzellen tätig sind. Sie stellen daher ein interessantes Ziel für neue Therapien dar. Ob Mikroglia nach einem ischämischen Schlaganfall das ZNS weiter schädigen oder protektive Funktionen ausüben, ist aufgrund methodischer Limitationen der experimentellen Modelle zur Untersuchung der Mikroglia bisher unklar.
In dieser Arbeit verwendeten wir einen CSF-1R Inhibitor in C57Bl/6J Mäusen um Mikroglia zu depletieren. Wir untersuchten Gehirn, Milz und Blut mittels Durchflusszytometrie und Immunhistologie und konnten zeigen, dass Mikroglia depletiert werden. In einem zweiten Experiment untersuchten wir den Effekt der Mikrogliadepletion im experimentellen Schlaganfallmodell. Nach erfolgter Mikrogliadepletion und wurde mittels Fadenokklusion der mittleren zerebralen Arterie eine transiente Ischämie (tMCAO) herbeigeführt. Mittels zerebraler Magnetresonanztomographie (cMRT) evaluierten wir die Infarktgrößen und konnten an Tag 7, nicht jedoch an Tag 1 und 7, einen signifikanten Unterschied der Infarktvolumina in den behandelten Mäusen beobachten. In den Infarktgebieten der depletierten Mäuse konnten wir mittels Immunhistologie und Durchflusszytometrie stark teilungsaktive Mikroglia und Makrophagen finden. Die überlebenden Mikroglia und Makrophagen zeigten zudem eine vermehrte Expression von Arginase-1, was auf eine anti-inflammatorische Funktion hinweisen könnte.
Zusammenfassend unterstreichen die Ergebnisse dieser Arbeit die Rolle der Mikroglia in der Pathophysiologie des ischämischen Schlaganfalls und geben Ansätze, um das therapeutische Potential dieser Zellen für die Therapie des ischämischen Schlaganfalls zu nutzen.Ischemic stroke is one of the leading causes for mortality and morbidity worldwide. The most
effective and approved treatment is pharmacological or mechanical recanalization of the blocked
artery. Since recanalization therapy is only applicable during a short period of time due to the
high risk of bleeding, many patients do not receive this treatment. Unfortunately, equally
effective pharmacological treatment that could be used in later stages of the disease are not
available. Ischemic brain injury triggers a response of the immune system which has been
associated both with adding additional damage to the brain tissue as with initiating repair and
regeneration. Microglia, the resident immune cells of the brain, initiate and regulate this immune
response and aswell play a role as effector cells, thus present a promising target for new
therapies. It is currently under debate whether microglia protect or harm the brain tissue after
an ischemic stroke. Much of this uncertainty is due to methodological limitations of the models
that are used to investigate microglia.
In this study, we used a CSF-1R inhibitor in C57Bl/6J mice to deplete microglia. Using flow
cytometry and immune histology, we show that the inhibitor depletes Microglia. Next, we
examined the effect of the microglia depletion in an experimental stroke model. For this, we
induced a transient cerebral ischemia by occluding the middle cerebral artery (tMCAO) with a
filament in mice that had been treated with the inhibitor. Using cerebral magnetic resonance
imaging we evaluated the effect of microglia depletion on stroke volume and found a significant
difference of stroke volume on day 7 but not on day 1 or 3. Utilizing both flow cytometry and
immune histology we examined the infarct areas of the treated animals and found microglia and
macrophages that were highly proliferative. In addition, we found surviving microglia and
macrophages that expressed arginase-1, hinting for possible anti-inflammatory functions of
these cells.
Taken together, these results highlight the pivotal role of microglia in the pathophysiology of
ischemic stroke and hint for approaches on how to utilize the therapeutic potential of these cells
