Stammzellentdeckung: Astrozyten könnten Schlaganfall-Hirnschäden reparieren

Stammzellforscher haben entdeckt, dass sich Astrozyten gegen Schlaganfälle und andere Störungen des Gehirns als nützlich erweisen können.

Astrozyten - Nervenzellen, die die Blut-Hirn-Schranke bilden und so steuern, was aus der Blutversorgung in das Gehirn gelangen kann und was nicht - sind in diesem Bereich der Schlaganfallforschung bisher übersehen worden.

Eine gemeinschaftliche Studie veröffentlicht in Naturkommunikationen weist darauf hin, dass Astrozyten weit mehr können als nur Nervenzellen (Neuronen) zu unterstützen.

Wenbin Deng, Senior Autor der Studie und Associate Professor für Biochemie und Molekulare Medizin an der UC Davis in Kalifornien, sagte Medizinische Nachrichten heute:

"Diese spannende Forschung deckt die hirnschützenden Kräfte von Stammzellen-abgeleiteten Astrozyten auf.

Astrozyten können helfen, die Ausbreitung von Schäden nach einem ischämischen Schlaganfall bei Patienten zu begrenzen, und können auch dazu beitragen, beschädigte Gehirnzellen zu regenerieren und zu reparieren.

Beide Maßnahmen können bei Patienten zu einer besseren funktionellen Wiederherstellung führen. "

Dr. Wenbin Deng fügte hinzu, dass Astrozyten-zentrierte Therapie "auch für viele andere Erkrankungen des Nervensystems verwendet werden könnte". Er sagte, dass das Folgende in eine Liste möglicher Ziele für die Therapie aufgenommen werden könnte:

• Schädel-Hirn-Trauma
• Zerebralparese
• Neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer-Krankheit und Parkinson-Krankheit
• Epilepsie
• Rückenmarksverletzung.

Übersehene Astrozyten

Die Stammzellforschung konzentriert sich bis jetzt auf die Entwicklung von Schlaganfallbehandlungen unter Verwendung von therapeutischen Neuronen, um elektrische Impulse im Gehirn zu stimulieren und um Gewebe wiederherzustellen, das durch Sauerstoffentzug beschädigt wurde. Dr. Wenbin Deng sagte, dass Astrozyten oft nur als "Haushaltszellen" betrachtet wurden, die lediglich Nervenzellen unterstützen.

"Aber sie sind tatsächlich viel ausgeklügelter", erklärte Dr. Wenbin Deng. "Sie sind für mehrere Hirnfunktionen wichtig und sollen Neuronen vor Verletzung und Tod schützen. Sie sind keine erregbaren Zellen wie Neuronen und sind leichter zu nutzen. Wir wollten ihr Potenzial bei der Behandlung neurologischer Störungen erforschen, beginnend mit einem Schlaganfall."

Das Team von UC Davis sah sich jedoch einer unmittelbaren Herausforderung gegenüber - es gab wenig Verständnis darüber, welche spezifischen Arten von Astrozyten ein therapeutisches Potenzial bei Hirnerkrankungen haben könnten. Der Hauptgrund, weshalb Astrozyten in diesem Zusammenhang nicht untersucht worden waren, war die Schwierigkeit, sie auf die für Stammzelltherapien erforderlichen Reinheitsgrade zu bringen.

"Überraschende Wendung des Schicksals"

Das UC Davis-Team entschied sich, ein Transkriptionsfaktor-Protein namens Olig2 zu verwenden, um humane embryonale Stammzellen zu Astrozyten zu differenzieren. Dieser Ansatz erzeugte einen bisher unentdeckten Astrozyten-Typ namens Olig2PC-Astros - er war zu fast 100% rein.

"In dieser Studie berichten wir eine überraschende Wendung des Schicksals", sagte Dr. Wenbin Deng MNT. Er fügte hinzu:

"Unsere neueren Befunde sind, dass hochgereinigte Olig2 + -Vorläufer zu Astrozyten führen können und dass diese Astrozyten, die von hochgereinigten Olig2 + -Vorläufern stammen, sich von den in früheren Arbeiten beschriebenen Astrozyten unterscheiden."

Kurz gesagt, die Suche des Teams nach einem ausreichend reinen Astrozyten hatte sie im Zufall dazu geführt, einen bisher unbekannten Astrozyten mit besonders therapeutischen Eigenschaften zu isolieren.

Wie Astrozyten-Effekte gemessen wurden

Die Forscher verwendeten drei Gruppen von Ratten mit ischämischen Hirnverletzungen, um die Wirkungen von Olig2PC-Astros, einer anderen Art von Astrozyten, NPC-Astros genannt, und keiner Behandlung zu vergleichen. Die Tiere wurden in ein Wasserlabyrinth gelegt, um ihr Lernen und Gedächtnis zu beurteilen.

Zwei Wochen nach der Transplantation navigierten die Ratten, die Olig2PC-Astros erhielten, signifikant schneller als die anderen Gruppen durch das Labyrinth. Diese Gruppe zeigte auch höhere Gehalte an vom Gehirn abgeleiteten neurotrophen Faktor (BDNF), ein Protein, das mit Nervenwachstum und -resilienz assoziiert ist.

Zellkulturen wurden auch verwendet, um zu messen, welchen Schutz die Astrozyten den Neuronen gegen den oxidativen Stress, der zur Gehirnverletzung nach einem Schlaganfall beiträgt, bereitstellen könnten.

Bei der Exposition gegenüber Wasserstoffperoxid sorgten beide Arten von Astrozyten für einen gewissen Schutz, aber die Olig2PC-Astros zeigten eine größere antioxidative Wirkung. Weitere Untersuchungen zeigten höhere Spiegel des Proteins Nrf2, das die antioxidative Aktivität in Mausneuronen erhöht.

Zusätzlich blieben die Olig2PC-Astros-Zellen in Gehirnbereichen, wo sie transplantiert wurden, nicht zu Neuronen oder anderen Zelltypen differenzierten und keine Tumore bildeten.

Jan Nolta, Direktor des UC Davis Instituts für regenerative Heilmittel, kommentierte: "Dr. Dengs Team hat gezeigt, dass diese neue Methode zur Gewinnung von Astrozyten aus embryonalen Stammzellen eine Zellpopulation schafft, die reiner ist und der Standardmethode für Astrozyten überlegen ist Ableitung."

Jan Nolta fügte hinzu:

"Die funktionelle Verbesserung in den Hirnverletzungsmodellen ist beeindruckend, ebenso wie die höheren BDNF-Spiegel.

Ich bin begeistert, dass diese Arbeit auf andere Gehirnerkrankungsmodelle wie die Huntington-Krankheit und andere ausgedehnt wird, von denen bekannt ist, dass BDNF eine positive Wirkung hat. "

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