Molekulare Charakterisierung der neonatalen hypoxisch-ischämischen Hirnschädigung in einem Rattenmodell.
Von Christina Schäfer (PI Prof. Dr. Axel Heep)

Die hypoxisch-ischämische Enzephalopathie (HIE), welche durch eine Unterbrechung der Blut- und Sauerstoffversorgung des Gehirns ausgelöst wird, ist eine der häufigsten Ursachen für zerebrale Schädigung während der Perinatalperiode. HIE tritt bei etwa 1,5 - 2,5 von 1000 Neugeborenen auf und ist trotz bestehender Therapiemöglichkeiten, wie z.B. der Hypothermie, mit einer hohen Mortalitätsrate verbunden. Bei den überlebenden Säuglingen besteht zudem auch weiterhin ein hohes Risiko dauerhafte neurologische Störungen, einschließlich der Zerebralparese (CP) und Epilepsie, zu entwickeln.

Die Unterbrechung der Sauerstoffversorgung kann auf vielfältige Ursachen, wie beispielsweise ein Nabelschnurvorfall oder eine Plazentaablösung, zurückgeführt werden. Durch den Sauerstoffmangel wird der Energiestoffwechsel in Nervenzellen gestört und verschiedene intrazelluläre Signalwege aktiviert. Infolgedessen werden der nekrotische Zelluntergang und die Apoptose in Zellen eingeleitet. Der Hippocampus, Kortex, Striatum und Thalamus konnten in diesem Zusammenhang sowohl im fötalen menschlichen Gehirn als auch im Rice-Vannucci-Tiermodell als die am stärksten geschädigten Gehirnregionen identifiziert werden.

Aufgrund der Tatsache, dass die genauen molekularen Mechanismen, welche bei den Neugeborenen zu HIE führen, bisher weitgehend unerforscht sind, bedarf es hier, auch im Hinblick auf die Entwicklung geeigneter Therapieansätze, weiterer Untersuchungen. Der Aryl-Hydrocarbon-Rezeptor (AhR), welcher bereits während der frühen Embryonalentwicklung im Gehirn exprimiert wird und an vielen physiologischen als auch pathophysiologischen Zellprozessen beteiligt ist, könnte möglicherweise einen Schlüsselregulator bei der Entstehung von HIE bei Neugeborenen darstellen.

Die Ziele dieses PhD-Projekts sind:

1. Analyse des Aryl-Hydrocarbon-Rezeptor (AhR)- Signalwegs.

2. Untersuchung der Fragestellung, warum die männlichen Säuglinge im Vergleich zu den weiblichen Säuglingen schwerwiegendere Hirnschäden nach HIE erfahren.

3. Evaluation des Einflusses eines perinatalen HI-Ereignisses auf den inhärenten Alterungsprozess des Gehirns durch die Untersuchung sogenannter epigenetischer „clock genes“.

Methoden: DNA/RNA-Isolierung, DNA-Methylierung, RT-PCR und andere molekularbiologische und proteinbiochemische Techniken.

→ Dieses Projekt wird in Zusammenarbeit mit PD Dr. Hemmen Sabir (Leiter Experimentelle Neonatologie, Universität Bonn) durchgeführt:

https://www.neonatologie-bonn.de/experimentelle-neonatologie

Einfluss von Gerüchen auf die frühe menschliche Entwicklung

Während der Schwangerschaft ist ein Embryo, bzw. ein Fetus in der Gebärmutter permanent verschiedenen olfaktorischen Reizen ausgesetzt, die sowohl vom Fetus selbst als auch von der Mutter stammen und z.B. durch die Nahrungsauswahl der Mutter und andere Faktoren beeinflusst werden können. Der Geruchssinn ist dabei der einzige menschliche Sinn, der eine direkte Verbindung zum Hippocampus und zum limbischen System besitzt. Beide Areale zählen ontogenetisch zu den ältesten Arealen des Hirns und werden mit der Verarbeitung von Emotionen, Erinnerungen und Gefühlen in Verbindung gebracht. Obwohl das olfaktorische System auch bei reifen Neugeborenen noch nicht gänzlich ausgebildet ist und sich bis über die Geburt hinaus entwickelt, können Kinder bereits im Mutterleib Gerüche wahrnehmen und sogar nach der Geburt wiedererkennen. Ob und wie diese Wahrnehmungen die Entwicklung des Kindes beeinflussen ist weitestgehend unbekannt. Neugeborene reagieren äußerst sensibel und differenziert auf mütterliche Gerüche (z.B. Muttermilch) und es wird vermutet, dass diese Gerüche sowohl bei der Etablierung der oralen Nahrungsaufnahme als auch bei der Entstehung der Mutter-Kind-Bindung eine Rolle spielen. Zumal der Geschmackssinn eng mit dem Geruchssinn in Verbindung steht.

Kommt es zu einer Frühgeburt läuft diese Entwicklung abrupt und verfrüht unter veränderten Bedingungen ab. Der enge körperliche Kontakt unmittelbar nach der Geburt zur Mutter, auch als Bonding bezeichnet, wird unterbrochen und natürliche Geruchserfahrungen sind limitiert und unter Umständen durch den Einsatz atemunterstützender Maßnahmen nahezu vollständig unterbunden. Zusätzlich sind Frühgeborene neuen, potentiell unangenehmen und damit stressauslösenden Gerüchen ausgesetzt (Desinfektionsmittel etc.). Wie sich das veränderte olfaktorische Umfeld und die Exposition zu olfaktorischem Stress auf die frühkindliche Entwicklung auswirken soll in Projekten der Arbeitsgruppe perinatale Neurobiologie untersucht werden.

Dabei sollen folgende Teilaspekte betrachtet werden:

• Wie wirkt sich das durch Frühgeburt veränderte Geruchsumfeld auf die Entwicklung und Funktionalität des olfaktorischen Systems aus? (Untersuchung der Expression und Methylierung verschiedener Gene des olfaktorischen Systems.)
• Welchen Effekt hat olfaktorischer Stress auf Frühgeborene? (Messung von verschiedenen Geruchsstoffen mit einer elektronischen Nase.)
• Welche Rolle spielen verschiedene natürliche Geruchsstoffe in der frühkindlichen Entwicklung?
• Welche Effekte hat olfaktorische Stimulation auf Frühgeborene? Ob und wie kann diese in der klinischen Praxis eingesetzt werden?

Bei Interesse wenden Sie sich gerne an

cornelia.hinz@uni-oldenburg.de & lange.matthias@klinikum-oldenburg.de

Bitte kontaktieren Sie Christina Sobirey für Studierendenprojekte und Forschungsmöglichkeiten:

christina.sobirey@uol.de