DE69808281T3 - Verwendung einer inhibitorsubstanz zur förderung der neuronalen regeneration - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Inhibitorsubstanz zur Verbesserung der neuronalen Regeneration und auf ein Medikament zur Verbesserung der neuronalen Regeneration.
- Verletzungen von ZNS-Fasertrakten bei erwachsenen Säugern führen zur Bildung einer Läsionsnarbe, die aus einem verschlungenen Saum von Astroglia-Fortsätzen besteht, die von einer Basalmembran (BM) ausgekleidet sind. Diese Läsionsnarbe stellt die hauptsächliche extrinsische Beschränkung einer effektiven Axonregeneration in Gehirn und Rückenmark dar (1–4). Während das dichte astrocytische Netzwerk ein permissives Substrat für das Axonwachstum ist (5, 6), wurde die Hypothese aufgestellt, dass die Anwesenheit einer BM ein entscheidendes Hindernis einer Regeneration darstellt (7). Jedoch wurde keine experimentellen Beweise vorgelegt. Im Gegenteil, wenn die nach einer Läsion von neuronalem Gewebe gebildete BM entfernt wurde (24), konnte keine verbesserte Regeneration reproduzierbar beobachtet werden (25). Daher ist es immer noch sehr wichtig, ein Verfahren zur Verbesserung der Regeneration verletzter Neuronen verfügbar zu haben.
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WO 93/19783 -
US-A-5,082,926 offenbart die Fähigkeit eines kompetitiven Peptids zur Förderung der Nervenregeneration und weist auf die klinische Verwendung bei der Förderung der Regeneration von beschädigten Nerven hin. Es wird spekuliert, dass das offenbarte Peptid für viele verschiedene und klinisch relevante Verfahren wichtig ist, wie Zellanheftung und Migration bei der Wundheilung, Tumorzelleninvasion- und Metastasierung, diabetische Mikroangiopathie, vaskuläre Hypertrophie aufgrund von Bluthochdruck und mehrere Nierenkrankheiten, wie diabetische Nephropathie und nephrotische Syndrome verschiedener Ätiologie. -
US-A-5,493,008 offenbart die hochgradig affine Bindung von Nidogen an Laminin, die von einem EGF-artigen Repeat γ1III4 der Maus-Laminin-γ1-Kette vermittelt werden soll. -
WO-A-96/00582 - Weiterhin wird eine Verbesserung der Regeneration von neuronalem Gewebe nach einer Läsion durch die Verwendung einer Inhibitorsubstanz der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Medikaments zur Verbesserung der neuronalen Regeneration erreicht.
- Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird eine verbesserte Regeneration von verletztem neuronalem Gewebe durch Verhinderung oder spezifische Hemmung der durch eine Läsion von neuronalem Gewebe induzierten Bildung der Basalmembran erreicht, indem man einem Körper, der einer solchen Behandlung bedarf, eine Inhibitorsubstanz der Synthese von die Basalmembran aufbauenden Elementen oder des Zusammenbaus von die Basalmembran aufbauenden Elementen oder sowohl der Synthese von die Basalmembran aufbauenden Elementen als auch des Zusammenbaus von die Basalmembran aufbauenden Elementen appliziert, wobei die Inhibitorsubstanz aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Antikörpern gegen Collagen IV, Laminin, Entactin, Hilfssubstanzen für die richtige Funktion oder den Zusammenbau der Basalmembran; Fe-Chelatisierungsmitteln; Inhibitoren von Aminosäure-Hydroxylasen, wie Prolyl-4-Hydroxylase, Lysin-Hydroxylase; 2-Oxoglutarat-Konkurrenten besteht.
- Die Basalmembran ist eine Struktur, die aus verschiedenen Elementen zusammengesetzt ist. Elemente der Basalmembran sind Collagen IV, Laminin, Entactin (Nidogen) und Hilfssubstanzen. Der Zusammenbau der Elemente zur Basalmembran wird von Enzymen durchgeführt, die von Cofaktoren unterstützt werden können.
- Inhibitoren von TGF-β sind nicht an einer spezifischen Verhinderung oder spezifischen Hemmung der durch eine Läsion von neuronalem Gewebe induzierten Bildung der Basalmembran beteiligt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass durch die Verwendung gemäß der Erfindung eine spezifische Wechselwirkung erhalten wird.
- Vorzugsweise wird die Bildung der Basalmembran verhindert oder gehemmt, indem man einem Körper, der einer solchen Behandlung bedarf, eine spezifische Inhibitorsubstanz der Synthese von die Basalmembran aufbauenden Elementen oder des Zusammenbaus von die Basalmembran aufbauenden Elementen oder sowohl der Synthese von die Basalmembran aufbauenden Elementen als auch des Zusammenbaus von die Basalmembran aufbauenden Elementen appliziert. Die aufbauenden Elemente der Basalmembran sind insbesondere solche, die an der Bildung der Basalmembran beteiligt sind, zum Beispiel molekulare Strukturen, die die Basalmembran aufbauen, wie monomere Verbindungen, Hilfssubstanzen, Substanzen für den Zusammenbau der Komponenten der Basalmembran und dergleichen.
- Insbesondere werden die die Basalmembran aufbauenden Elemente aus der Gruppe ausgewählt, die aus Collagen IV, Laminin, Entactin, Hilfssubstanzen für die richtige Funktion oder den Zusammenbau der Basalmembran oder sowohl für die richtige Funktion als auch für den Zusammenbau der Basalmembran besteht.
- Eine spezifische Inhibitorsubstanz der Erfindung ist in der Lage, die Bildung der Basalmembran zu verhindern oder zu hemmen, und/oder sie stört spezifisch den Vorgang des Zusammenbaus der Basalmembran. Die spezifische Inhibitorsubstanz der Erfindung ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Antikörpern gegen Collagen IV, Laminin, Entactin, Hilfssubstanzen für die richtige Funktion oder den Zusammenbau der Basalmembran; Fe-Chelatisierungsmitteln; Inhibitoren von Aminosäure-Hydroxylasen, wie Prolyl-4-Hydroxylase, Lysin-Hydroxylase; 2-Oxoglutarat-Konkurrenten besteht, wobei die Inhibitorsubstanz in der Lage ist, die Expression von die Basalmembran aufbauenden Elementen zu verhindern oder zu hemmen, und dergleichen.
- Gemäß der Erfindung sind solche Inhibitorsubstanzen bevorzugt, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus folgenden besteht: N-Oxaloglycin; Zn-Salzen; Pyridinderivaten, wie 5-Arylcarbonylamino- oder 5-Arylcarbamoyl-Derivaten, 2-Carboxylat, 2,5-Dicarboxylat, ihren Ethylestern oder Ethylamiden oder 5-Acylsulfonamiden, 2,4-Dicarboxylat, ihren Ethylestern oder Ethylamiden oder Di methoxyethylamiden; 3,4-Bipyridin, wie 5-Amino-6-(1H)-on, 1,6-Dihydro-2-methyl-6-oxo-5-carbonitril; 2,2'-Bipyridin, wie 5,5'-Dicarbonsäure oder ihren pharmazeutisch annehmbaren Salzen, 4,4'-Dicarbonsäureethylester oder -ethylamid; 3,4'-Dihydroxybenzoat, wie dem Diethylester; Prolin und seinen strukturellen und funktionellen Analoga; β-Aminopropionitril; Desferrioxamin; Anthracyclinen; 2,7,8-Trihydroxyanthrachinonen, Fibrostatin-C; Cumarinsäure oder ihren pharmazeutisch annehmbaren Salzen; 5-Oxaprolin, β-Lactam-Antibiotika.
- In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die spezifischen Inhibitorsubstanzen in Kombination mit einer oder mehreren Substanzen appliziert, die das neuronale Wachstum zu stimulieren oder die Expression von wachstumsfördernden Proteinen zu induzieren vermögen. Solche das neuronale Wachstum stimulierende Substanzen sind neurotrophe Wachstumsfaktoren der Neurotrophin-Familie und anderer Wachstumsfaktorfamilien, wie Fibroblastenwachstumsfaktoren, Insulin und insulinartige Wachstumsfaktoren sowie Epidermiswachstumsfaktor, CNTF (ciliary neuronotrophic growth factor), GDNF (glial cell-derived growth factor), Cytokine, neurotrophe Proteoglycane und Glycosaminoglycane, Nervenzellenadhäsionsmoleküle, wie L1 (NILE), wachstumsassoziierte Proteine, wie GAP43, und antiapoptotische Proteine, wie bcl-2.
- Gemäß der Erfindung werden die spezifischen Inhibitorsubstanzen vorzugsweise lokal im neuronalen Gewebe, intraventrikulär oder systemisch, insbesondere oral oder intravenös, appliziert.
- Die Konzentration der spezifischen Inhibitorsubstanz variiert im Hinblick auf ihre chemische Natur. Zum Beispiel können Antisense-Inhibitorsubstanzen spezifischere Wirkungen haben, so dass geringere Mengen appliziert werden können.
- Typischerweise wird die spezifische Inhibitorsubstanz in therapeutisch wirksamen Mengen, wie 1 ng/kg bis 1 mg/kg Körpergewicht, appliziert, wenn niedermolekulare Verbindungen, wie Bipyridyl-Derivate, appliziert werden.
- Die Erfindung stellt auch ein Medikament zur Verbesserung der neuronalen Regeneration bereit, das eine therapeutisch wirksame Menge einer spezifischen Inhibitorsubstanz umfasst, welche die durch eine Läsion von neuronalem Gewebe induzierte Bildung der Basalmembran zu verhindern oder zu hemmen vermag. Gemäß der Erfindung sind die Inhibitorsubstanzen die in Anspruch 5 beanspruchten. Das Medikament kann weiterhin Trägersubstanzen oder Adjuvantien umfassen, um eine geeignete Applikation zu erleichtern. Das Medikament umfasst weiterhin Substanzen, die in der Lage sind, das neuronale Wachstum zu stimulieren, wie sie in Anspruch 5 beansprucht sind.
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1 : Expression von Collagen IV und Axonwachstum nach Durchtrennung des postkommissuralen Fornix bei unbehandelten Tieren (b–d) und nach Injektion von Anti-Coll-IV (e) oder DPY (f) zwei Wochen nach der Operation. (a) Sagittalansicht des erwachsenen Rattenhirns, die den Verlauf des Fornix und die Position der Durchtrennungsstelle zeigt. Merkliche Ablagerung von Collagen IV an der Läsionsstelle (Pfeil) und proximaler Stumpf (P) eines unbehandelten Tieres bei schwacher (b) und starker Vergrößerung (c). Man beachte die Feinstruktur und die räumliche Orientierung von Collagen-IV-Ablagerungen senkrecht zur Trajektorie des Traktes. (d) Bei unbehandelten Tieren hören nachwachsende Fornixaxone an der Läsionsstelle plötzlich auf (Pfeil). Die Collagen-IV-Ablagerung ist nach Injektion von Anti-Coll-IV (e) oder DPY (f) an der Läsionsstelle merklich reduziert. Maßstabsbalken: 100 μm. -
2 : Regeneration von durchtrennten Fornixfasern über die Läsionsstelle hinweg bei Ratten, die mit Anti-Coll-IV (a, c, e) oder DPY (b, d, f) behandelt wurden, 6 Wochen nach der Operation. Sagittale Schnittserien, die einer Reaktion durch NF-Immunhistochemie unterzogen wurden, zeigen, dass in beiden Versuchsgruppen Fasern die frühere Läsionsstelle durchqueren (Pfeile) (c, d) und sich innerhalb des distalen Stumpfs (e, f) bis zum Corpus mamillare (MB) erstrecken. Maßstabsbalken: 100 μm. -
3 : Rückbildung struktureller Merkmale des regenerierenden Fornixtrakts. (a, b) Anterogrades Tracing mit Biocytin bei einem mit Anti-Coll-IV behandelten Tier 6 Wochen nach der Operation enthüllt die große Zahl von regenerierenden Axonen (a), ihre Erstreckung innerhalb der früheren Weges (a) und ihre feine variköse Morphologie (b). (c) Großes WGA-HRP-gefülltes Axon (Pfeilspitze) im Corpus mamillare, umgeben von kompaktem Myelin (Pfeile). (d, e) Elektronenmikroskopische Aufnahmen von anterograd WGA-HRP-markierten präsynaptischen Endigungen (Pfeilspitzen) im Corpus mamillare 6 Wochen nach der Behandlung mit Anti-Coll-IV. Maßstabsbalken: 100 μm (a), 50 μm (b), 0,1 μm (c), 0,5 μm (d), 1 μm (e). -
4 : Elektrophysiologische Eigenschaften von Fornixfasern bei läsionsfreien Ratten und bei Tieren mit Läsionen, die eine Injektion erhielten, mit Regeneration. (a) Schematische Darstellung, die die Position der stimulierenden (S) und der aufzeichnenden (R) Elektrode unter verschiedenen Bedingungen zeigt. (b) Charakteristische Aufzeichnungen extrazellulärer Aktionspotentiale in einem sagittalen Schnitt, der von einem Tier mit Regeneration hergestellt wurde. Die Aufzeichnungen wurden unter den Bedingungen erhalten, wie sie in (a) erläutert sind. Die Applikation von Tetrodotoxin (TTX) blockiert die reizausgelöste Reaktion. Das Nettoaktionspotential ist in Spur 5 gezeigt. (c und d) Verteilung der Leitungsgeschwindigkeit und der Reaktionsamplitude des Aktionspotentials bei läsionsfreien Tieren und bei Tieren mit Läsionen, die eine Injektion erhielten, mit Regeneration. - Der mechanisch durchtrennte postkommissurale Fornix der erwachsenen Ratte, ein unidirektionaler und wohlcharakterisierter Fasertrakt (8, 9), wurde verwendet, um zu bestimmen, ob eine spezifische biochemische oder immunchemische Modulation der BM-Bildung ein Mittel liefern würde, um die Axonregeneration zu stimulieren. Wir berichten hier, dass die läsionsinduzierte BM-Ablagerung durch lokale Injektion von Anti-Collagen-IV-Antikörpern oder von α,α-Dipyridyl, eines Inhibitors der Collagen-Tripelhelixbildung und -synthese, erheblich reduziert werden kann. Die Reduktion des Collagennetzwerks ermöglichte eine massive Axonausdehnung entlang der Läsionsstelle. Die regenerierenden Fornixfasern folgten dem ursprünglichen Weg, reinnervierten ihr entsprechendes Ziel, den Corpus mamillare, wurden remyelinisiert und erreichten fast normale Leitungsei genschaften. Bei Versagen von ZNS-Axonen erwachsener Säuger untersuchten wir ihr räumlich-zeitliches Verteilungsmuster nach penetranter ZNS-Läsion und bestimmten, ob ihre Remodellierung die strukturelle und funktionelle Regeneration eines durchtrennten ZNS-Fasertraktes ermöglicht.
- Bei erwachsenen Wistar-Ratten wurde der linke postkommissurale Fornix stereotaktisch durchtrennt (
1a ), und die Ablagerung von BM nach der Läsion wurde analysiert, wobei Antikörper gegen Collagen IV (Coll IV) und Laminin (LN), die hauptsächlichen und einzigen Komponenten des BM (10, 11), verwendet wurden. Bis zum Ende der zweiten Woche nach der Läsion war die Mitte der Wunde mit Coll-IV- und LN-reichem BM gefüllt (1b , c). Diese neu gebildeten BM waren entweder in langen durchgehenden Schichten abgeordnet oder mit zahlreichen Blutgefäßen assoziiert. Innerhalb der Mitte der Wunde bildeten die BM-Schichten eine parallele Anordnung, die senkrecht zum Verlauf des Fasertraktes ausgerichtet war (1b , c). In der Nähe der durchtrennten Stümpfe wurden jedoch BM-Schichten als hakenartige Windungen abgelagert, die sich entlang der Längsachse des Trakts etwa 200 μm weit in die Fornixstümpfe hinein erstreckten (1c ). Parallel zur Ablagerung des BM erreichten auswachsende Axone im proximalen Stumpf die Läsionsstelle. Sie durchquerten sie nicht und umgingen sie nicht, sondern hörten etwa 2 Wochen nach der Läsion am Rand der Wunde auf zu wachsen (1d ). Das räumlich-zeitliche Zusammenfallen der BM-Bildung mit dem abrupten Halt des Axonwachstums an der Grenze zwischen Trakt und Läsion deutet stark darauf hin, dass die neu gebildeten senkrechten Schichten von BM ein physikalisches Hindernis für regenerierende Axone sein könnte. - In einem Versuch, die BM-Ablagerung nach der Läsion zu modulieren, wurden unmittelbar nach der Durchtrennung entweder polyklonale Antikörper gegen Collagen IV (Anti-Coll-IV; n = 14) oder der Eisenchelator α,α'-Dipyridyl (DPY; n = 9) lokal in die Mitte der Läsion injiziert. DPY ist ein kompetitiver Inhibitor von Prolyl-4-hydroxylase (12), und es wurde gezeigt, dass es die Bildung der Collagentripelhelix verhindert (12), was zu einer Feedback-Hemmung der Procollagen-Synthese (13) und einem verstärkten Procollagen-Abbau (14) führt. Kon trolltiere erhielten eine PBS-Injektion (n = 9) oder wurden zum Schein operiert (n = 3). Die Basalmembranbildung in Reaktion auf die Antikörper- und Wirkstoffbehandlung wurde mit Hilfe von immunhistochemischen Verfahren untersucht. Tiere, die eine einzige Injektion von Anti-Coll-IV (80–160 ng) oder DPY (1,6–16 μmol) erhielten, zeigten zu allen untersuchten Überlebenszeitpunkten eine massive und spezifische Reduktion von Coll-immunopositiven Laminae und Blutgefäßen in der Mitte der Läsion und den Fornixstümpfen. 2 Wochen nach der Läsion + Injektion hatte sich nur eine sehr geringe Anzahl von Coll-immunreaktiven Strukturen senkrecht zum Traktverlauf entwickelt (
1e , f). Kontrolltiere zeigten jedoch eine dichte BM-Ablagerung, wie es zuvor für Tiere beschrieben wurde, die lediglich eine Läsion aufwiesen. Die applizierten Substanzen reduzierten die Ablagerung von BM an der Läsionsstelle, beeinflussten jedoch nicht die Anzahl oder Verteilung von vaskulärem BM im umgebenden Neuropil. Daher schließen wir, dass die läsionsinduzierte BM-Bildung durch sofortige Applikation von entweder Anti-Coll-IV-Antikörpern oder DPY spezifisch reduziert werden kann. - Um zu bestimmen, ob die Reduktion der BM-Ablagerung die Regeneration von durchtrennten Axonen über die Läsionsstelle hinweg ermöglichen würde, untersuchten wir die Ausdehnung von Fornixaxonen nach der Behandlung mit Anti-Coll-IV oder DPY mit Hilfe von immuncytochemischer Anfärbung. Während auswachsende Fornixfasern bei Kontrolltieren an der proximalen Grenzfläche zwischen Stumpf und Läsion zu wachsen aufhörten (
1d ), traten bei denjenigen Tieren, die eine Behandlung mit Anti-Coll-IV (n = 11) (2a , c, e) oder DPY (n = 6) (2b , d, f) erhielten, zwischen 2 und 4 Wochen nach der Läsion + Injektion große Zahlen von Axonen in die Läsion ein und durchquerten die Mitte der Läsion. Die meisten regenerierenden Axone bildeten eine Schleife über die Läsionsstelle hinweg, traten in den distalen Stumpf ein und wuchsen in einem parallelen Bündel von feinen und myelinisierten Axonen innerhalb ihres früheren Weges (3a , b). Sie erreichten etwa 4–6 Wochen nach der Operation ihr entsprechendes Ziel, den Corpus mamillare. Anterogrades Tracing mit WGA-HRP in das Subiculum, den Ursprung des Fornix (nicht gezeigt), oder Biocytinapplikation in den proximalen Fornixstumpf (3a ) lieferte den Beweis, dass die große Mehrheit der Fasern aus dem zuvor durchtrennten Fornixtrakt hervorkommt. Alle regenerierenden Fornixaxone blieben innerhalb ihres ursprünglichen Weges und drangen nicht in das umgebende Neuropil ein. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass das Versagen der Regeneration des postkommissuralen Fornix im Rattenhirn tatsächlich von der Bildung eines das Axonwachstum hemmenden BM an der Läsionsstelle abhängt, die senkrecht zum Verlauf des Trakts orientiert ist. Eine Reduktion der BM-Ablagerung scheint eine notwendige, aber auch hinreichende Voraussetzung dafür zu sein, dass die durchtrennten Axone über die Läsionsstelle hinweg regenerieren. - Weitere bevorzugte Ausführungsformen für die Wiederherstellung der funktionellen Verschaltung nach einer traumatischen ZNS-Läsion sind die Remyelinisierung regenerierter Fasern, die Wiederherstellung synaptischer Verbindungen mit dem entsprechenden Ziel und die Wiederherstellung normaler Leitungseigenschaften. Strukturelle und funktionelle Eigenschaften der regenerierenden Axone wurden mit Hilfe von immunhistochemischen, morphologischen und elektrophysiologischen Verfahren untersucht. Immunhistochemie mit einem Antikörper gegen das Myelingrundprotein zeigte die Remyelinisierung regenerierter Fornixaxone entlang ihrer gesamten Länge schon 4 Wochen nach der Operation (Daten nicht gezeigt). Diese Beobachtung wurde durch eine ultrastrukturelle Analyse von anterograd WGA-HRP-markierten Axonen im distalen Stumpf bestätigt, die einen klaren Beweis für die Bildung einer kompakten Myelinscheide zeigte (
3c ). Außerdem lieferten ultrastrukturelle Untersuchungen Beweise für die Wiederherstellung synaptischer Verbindungen von regenerierenden Axonen innerhalb des Corpus mamillare. Das Tracerreaktionsprodukt wurde in präsynaptischen Profilen mit runden Vesikeln identifiziert, die an unmarkierten Dendriten asymmetrische synaptische Verbindungen bildeten (3d , e). Die ultrastrukturellen Merkmale der markierten präsynaptischen Profile entsprechen denjenigen, die für die synaptische Endigung des RA-Typs (rund, asymmetrisch) beschrieben wurden, für die man einen subikulären Ursprung annimmt (8). Die elektrophysiologischen Eigenschaften regenerierter Fasern wurden unter Verwendung von extrazellulären in-vitro-Aufzeichnungstechniken untersucht, die auf sagittale Hirnschnitte (400 μm) von 8 läsionsfreien Ratten und 4 behandelten Tieren angewendet wurden und regenerierte Fasertrakte zeigten. Bei läsionsfreien Tieren rief die elektrische Stimulierung der Fornixfasern ein extrazelluläres Aktionspotential mit einer Amplitude von 1,02 ± 0,14 mV und einer Leitungsgeschwindigkeit von 0,48 ± 0,05 m/s hervor (Mittelwert ± SEM, n = 16,4b –d). Diese axonale Leitungsgeschwindigkeit entspricht gut den früher beschriebenen Messungen (etwa 0,5 m/s für Schaffer-Kollateralen des Hippocampus) (15). Ähnliche Werte für die Amplitude und Leitungsgeschwindigkeit der Aktionspotentiale (1,12 ± 0,21 mV, 0,46 ± 0,1 m/s, n = 5) wurden bei regenerierenden Tieren erhalten, wenn die stimulierende (S) und die aufzeichnende (R) Elektrode proximal zur Läsionsstelle positioniert wurden (siehe S1 und R1 in4a ). Bei den letzteren Tieren konnten funktionell intakte Fasern, die eine normale Amplitude und Leitungsgeschwindigkeit eines extrazellulären Aktionspotentials zeigten, auch über die Läsionsstelle hinweg (S3 und R3 in4a ; 0,8 ± 0,29 mV, 0,54 ± 0,14 m/s, n = 3) und auf deren distaler Seite (S2 und R2 in4a ; 0,91 ± 0,24 mV, 0,43 ± 0,06 m/s, n = 4) nachgewiesen werden (4c , d). Bei allen Tieren wurden die reizausgelösten extrazellulären Reaktionen durch Tetrodotoxin blockiert, was ihre Natur als Na+-abhängige Aktionspotentiale bestätigt (4b ). Aus diesen Daten schließen wir, dass die Reorganisation des Fornixtraktes mit einer strukturellen und funktionellen Wiederherstellung der regenerierten Axone einhergeht. - Unsere Ergebnisse zeigen, dass die strukturelle und funktionelle Wiederherstellung eines lädierten reifen Fornixweges durch eine Reduktion der BM-Bildung an der Läsionsstelle erreicht werden kann. Die hier beschriebenen Daten unterstreichen die Bedeutung extrinsischer Determinanten bei der axonalen Regeneration, zeigen aber auch folgendes: Sobald die Axone die Läsionsnarbe durchquert haben, behindern andere potentielle extrinsische Regenerationseinschränkungen, wie ZNS-Myelin und Oligodendrocyten (9, 16–18), dichte Astrogliose (6) und sulfatierte Proteoglycane (19, 20), ihr Fortschreiten nicht. Die Ergebnisse zeigen weiterhin an, dass Fornixaxone ähnlich wie bei anderen ZNS-Verschaltungen (21, 22) ein angeborenes Potential zur Regeneration und Selbstorganisation haben. Diese Ergebnisse geben Anlass zu neuen und vielversprechenden Konzepten für therapeutische Strategien, die zur Reduktion neurologischer Defizite nach ZNS-Läsionen beitragen könnten.
- Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, aber nicht einschränken.
- Operation. Der linke postkommissurale Fornix von 42 Wistar-Ratten (180–210 g) wurde in einem Abstand von etwa 1 mm proximal zum Ziel, dem Corpus mamillare, stereotaktisch durchtrennt, wobei man ein Scouten-Drahtmesser verwendete, wie es schon früher beschrieben wurde (9). Die Vollständigkeit der Durchtrennung wurde durch eine serielle Rekonstruktion der Läsionsstelle für jedes der Tiere bestätigt. Unmittelbar nach der Durchtrennung erhielten die Tiere eine topische Applikation (1,6 μl) entweder von polyklonalen Antikörpern gegen Collagen IV (Anti-Coll-IV; Biogenex, 50–100 μg/ml, n = 14) oder des Eisenchelators α,α'-Dipyridyl (DPY; 1–10 mM, n = 9). Die Substanzen wurden mit einer Mikropipette, die mit einer Mikrospritze gekoppelt war, direkt in die Läsionsstelle druckinjiziert (Injektionszeit 10 min). Die Kontrollen erhielten gleiche Mengen an phosphatgepufferter Kochsalzlösung (n = 9) oder wurden zum Schein operiert (n = 3).
- Anterogrades Tracing wurde zur Analyse des Faserverlaufs, der ultrastrukturellen Morphologie und der Zielreinnervierung durchgeführt. Nach einer Überlebenszeit von 6 Wochen erhielten mit Anti-Coll-IV behandelte Tiere (n = 4) zwei Injektionen einer 2 %igen (w/v) Lösung von Weizenkeimagglutinin-HRP (WGA-HRP) in den linken subikulären Komplex (dorsaler und kaudaler Pol). Die Ratten erhielten 3 Tage später eine Perfusion mit 2 % Paraformaldehyd und 2 % Glutaraldehyd in 0,1 M Phosphatpuffer. Vibratomschnitte wurde auf WGA-HRP getestet, wobei man Tetramethylbenzidin als Substrat verwendete (23).
- Elektronenmikroskopie. Für die ultrastrukturelle Analyse wurden Vibratomschnitte von mit Anti-Coll-IV behandelten Tieren auf WGA-HRP getestet, 12 h lang in 1 %iges Osmiumtetroxid eingetaucht und in Epon eingebettet. Ultradünne Schnitte wurden unter Verwendung eines Hitachi-H600-Elektronenmikroskops untersucht.
- Immunhistochemische Anfärbung. Nach einer Überlebenszeit von 4 Tagen (d), 6 d, 2 Wochen (w), 4 w und 6 w nach der Operation wurden die Hirne entnommen, in Isopentan eingefroren (–50/–60°C) und zu Serien von sagittalen, 10 μm dicken Schnitten geschnitten. Die Schnitte wurden mit Aceton (-20°C) fixiert, in 3 % H2O2 (v/v) in Methanol vorinkubiert, um endogene Peroxidase zu blockieren, und anschließend in PBS, das 3 % (v/v) normales Pferde- oder normales Ziegenserum enthielt, vorinkubiert, um unspezifische Färbung zu reduzieren, und dann mit einem der folgenden primären Antikörper inkubiert: polyklonaler Anti-Collagen-IV-Antikörper (Anti-Coll-IV, Biogenex, 1:3), polyklonaler Anti-Laminin-Antikörper (Anti-NN, Biogenex, 1:5) oder monoklonales Cocktail gegen phosphorylierte Neurofilamente (Anti-NF, Affinity, 1:800). Anschließend wurde eine Anfärbung mit Avidin-Biotin-Peroxidase-Komplex (Vector Labs) durchgeführt, wobei Standardverfahren verwendet wurden. Zur Bewertung der Remyelinisierung wurden Hirne mit 4 %igem Paraformaldehyd fixiert, paraffinisiert, zu Serien von 3 μm dicken sagittalen Schnitten geschnitten, deparaffinisiert und so, wie es oben beschrieben ist, mit einem polyklonalen Anti-Myelingrundprotein-Antikörper (Anti-MBP, Biogenex, 1:2) oder Anti-NF als primäre Antikörper inkubiert. Die Spezifität der Anfärbungen wurde durch Weglassen des primären Antikörpers bestätigt.
- Elektrophysiologie und Biocytin-Injektionen. Auf einem Vibratom wurden sagittale Schnitte von 400 μm Dicke geschnitten und in einer Aufzeichnungskammer des Grenzflächentyps auf 34–35°C gehalten. Künstlicher Liquor (ACSF) bestand aus (in mM) 124 NaCl, 3 KCl, 1,25 NaH2PO4, 1,8 MgSO4, 1,6 CaCl2, 26 NaHCO3 und 10 Glucose mit einem pH-Wert von 7,4, wenn er mit 95 % O2/5 % CO2 gesättigt war. Reize von 100 μs, 5–20 V wurden über eine bipolare Wolframelektrode abgegeben. Extrazelluläre Aktionspotentiale wurden mit einer Aufzeichnungselektrode (3–5 MW) aufgezeichnet, die sich in der Mitte des postkommissuralen Fornix befand. Tetrodotoxin (TTX, Sigma) wurde lokal in einer Konzentration von 10 μM (in ACSF gelöst) mit einer abgebrochenen Mikropipette appliziert, die in der Nähe der Aufzeichnungsstelle auf die Schnittoberfläche aufgebracht wurde. Injektionen mit einem kleinen Biocytinkristall (Sigma) in den Fornix wurden mit einer Miniaturnadel durchgeführt. Nach einer Inkubationszeit von 8–10 h in der Grenzflächenkammer wurden die Schnitte in 4 % Paraformaldehyd fixiert, resektiert und mit ABC-Peroxidase-Reagens (Vector Labs) umgesetzt.
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Claims (6)
- Verwendung einer Inhibitorsubstanz, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus folgenden besteht: Antikörpern gegen Collagen IV, Laminin, Entactin, Hilfssubstanzen für die richtige Funktion oder den Zusammenbau der Basalmembran; Fe-Chelatisierungsmitteln; Inhibitoren von Aminosäure-Hydroxylasen, wie Prolyl-4-Hydroxylase, Lysin-Hydroxylase; 2-Oxoglutarat-Konkurrenten; wobei die Inhibitorsubstanz die durch eine Läsion von neuronalem Gewebe induzierte Bildung der Basalmembran zu verhindern oder spezifisch zu hemmen vermag, zur Herstellung eines Medikaments zur Verbesserung der neuronalen Regeneration.
- Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei die Inhibitorsubstanz eine Substanz ist, die die Synthese von die Basalmembran aufbauenden Elementen oder den Zusammenbau von die Basalmembran aufbauenden Elementen oder sowohl die Synthese von die Basalmembran aufbauenden Elementen als auch den Zusammenbau von die Basalmembran aufbauenden Elementen hemmt.
- Verwendung gemäß Anspruch 2, wobei die die Basalmembran aufbauenden Elemente aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Collagen IV, Laminin, Entactin, Hilfssubstanzen für die richtige Funktion oder den Zusammenbau der Basalmembran oder sowohl für die richtige Funktion als auch für den Zusammenbau der Basalmembran besteht.
- Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei die Inhibitorsubstanz aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus folgenden besteht: N-Oxaloglycin; Zn- Salzen; Pyridinderivaten, wie 5-Arylcarbonylamino- oder 5-Arylcarbamoyl-Derivaten, 2-Carboxylat, 2,5-Dicarboxylat, ihren Ethylestern oder Ethylamiden oder 5-Acylsulfonamiden, 2,4-Dicarboxylat, ihren Ethylestern oder Ethylamiden oder Dimethoxyethylamiden; 3,4'-Bipyridin, wie 5-Amino-6-(1H)-on, 1,6-Dihydro-2-methyl-6-oxo-5-carbonitril; 2,2'-Bipyridin, wie 5,5'-Dicarbonsäure oder ihren pharmazeutisch annehmbaren Salzen, 4,4'-Dicarbonsäureethylester oder -ethylamid; 3,4'-Dihydroxybenzoat, wie dem Diethylester; Prolin und seinen strukturellen und funktionellen Analoge; β-Aminopropionitril; Desferrioxamin; Anthracyclinen; 2,7,8-Trihydroxyanthrachinonen, Fibrostatin-C; Cumarinsäure oder seinen pharmazeutisch annehmbaren Salzen; 5-Oxaprolin, β-Lactam-Antibiotika.
- Medikament zur Verbesserung der neuronalen Regeneration, das folgendes umfasst: eine therapeutisch wirksame Menge einer Inhibitorsubstanz, welche die durch eine Läsion von neuronalem Gewebe induzierte Bildung der Basalmembran zu verhindern oder spezifisch zu hemmen vermag und die Inhibitorsubstanz(en) umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Folgenden besteht: Antikörpern gegen Collagen IV, Laminin, Entactin, Hilfssubstanzen für die richtige Funktion oder den Zusammenbau der Basalmembran; Fe-Chelatisierungsmitteln, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Pyridinderivaten, wie 5-Arylcarbonylamino- oder 5-Arylcarbamoyl-Derivaten, 2-Carboxylat, 2,5-Dicarboxylat, ihren Ethylestern oder Ethylamiden oder 5-Acylsulfonamiden, 2,4-dicarboxylat, ihren Ethylestern oder Ethylamiden oder Dimethoxyethylamiden; 3,4'-Bipyridin, wie 5-Amino-6-(1H)-on, 1,6-Dihydro-2-methyl-6-oxo-5-carbonitril; 2,2'-Bipyridin, wie 5,5'-Dicarbonsäure oder ihren pharmazeutisch annehmbaren Salzen, 4,4'-Dicarbonsäureethylester oder -ethylamid; 3,4'-Dihydroxybenzoat, wie dem Diethylester; β-Aminopropionitril; Desferrioxamin; Anthracyclinen; 2,7,8-Trihydroxyanthrachinonen, Cumarinsäure oder seinen pharmazeutisch annehmbaren Salzen; β-Lactam-Antibiotika besteht; 2-Oxoglutarat-Konkurrenten; in Kombination mit einer Substanz, die das neuronale Wachstum zu stimulieren oder die Expression von wachstumsfördernden Proteinen, wie Fibroblasten-Wachstumsfaktoren, Nervenzel lenadhäsionsmolekülen, wie L1 (NILE), wachstumsassoziierten Proteinen, wie GAP43, und antiapoptotischen Proteinen, wie bcl-2, zu induzieren vermag.
- Medikament gemäß Anspruch 5, wobei die Inhibitorsubstanz in therapeutisch wirksamen Mengen, wie 1 ng/kg bis 1 mg/kg Körpergewicht, angewendet wird.
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