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Einfluss von Valproinsäure auf das Expansions- und Differenzierungsverhalten prädopaminerger, fetaler, mesenzephaler, neuraler Stammzellen der Ratte

  • Hintergrund: VPS ist ein bekannter Inhibitor der HDAC. In den zurückliegenden Jahren sind mehrere Publikationen erschienen, die VPS eine bedeutende Rolle in Bezug auf eine neuroprotektive Wirkung zugeschrieben haben. Jedoch sind in diesem Zeitraum auch gegenteilige Ergebnisse veröffentlicht worden. In bisherigen eigenen Voruntersuchungen sahen wir, dass VPS weder neuroprotektive noch zytotoxische Effekte hervorgerufen hatte. In der vorliegenden Arbeit untersuchten wir unter Verwendung von Dosierungen, die dem therapeutischen Wirkspiegel von VPS entsprachen, ob VPS die neurotoxische Wirkung von MPP+ inhibieren konnte. Hypothese: Die vorliegende Dissertation soll einen Beitrag zur Erweiterung des Verständnisses der Auswirkungen einer VPS-Gabe auf das Verhalten neuraler Vorläuferzellen liefern. Insbesondere sollte die postulierte neuroprotektive Wirkung von VPS gegenüber dem neurotoxischen Agens MPP+ evaluiert werden. Methoden: Die fmNPZ werden in einer feuchtigkeitsgesättigten Atmosphäre in einem Expansionsmedium propagiert. Die Differenzierung erfolgt auf PLL beschichteten Kulturplatten in P4-8F Medium mit ohne VPS, 100μg/ml VPS und 200μg/ml VPS für bis zu 96 Stunden. Zur Detektion neuroprotektiver Effekte von VPS verwendeten wir einen Zytotoxizitästest: neben der simultanen Gabe von MPP+ und VPS erfolgte eine 24-stündige Vorbehandlung mit VPS, bevor MPP+ appliziert wurde. Zur Auswertung der Tests kamen histochemische Verfahren (PI/bisBenzimid-Färbung) zur Anwendung. Zur Evaluation des Proliferationspotenzials der fmNPZ unter Anwendung von VPS nutzen wir immunhistochemische Verfahren nach Standardprotokollen unter Verwendung folgender Antikörper: Maus Anti-BrdU (Konzentration: 60μl 5mM Stocklösung/ml), Kaninchen Anti-Ki-67 (1:500) und entsprechende Floureszenz-gelabelte Sekundär-AK (1:500). Ergebnisse: 100μg/ml als auch 200μg/ml VPS - als Einzelsubstanz - bewirkten nach 96 Stunden Differenzierungszeit eine signifikante Zunahme an avitalen Zellen. MPP+ - als Einzelsubstanz - zeigte die erwartete konzentrationsabhängige signifikante Zunahme an nekrotischen Zellen. Nach Simultangabe von MPP+/VPS bewirkte VPS sowohl unter Expansions- als auch unter Differenzierungsbedingungen keinen signifikant neuroprotektiven Effekt gegenüber MPP+. Nach 24-stündiger Vorbehandlung mit VPS sahen wir unter Expansionsbedingungen nach Applikation von 200μg/ml VPS einen die Toxizität von MPP+ verstärkenden Effekt. Unter Differenzierungsbedingungen bewirkte erst die Zugabe von 60μM MPP+ und eine weitere gemeinsame Kultivierungszeit von 72 Stunden einen signifikanten Anstieg an avitalen Zellen. Die Proliferationskapazität der fmNPZ war nach Zugabe von 100μg/ml VPS nicht verändert. Schlussfolgerungen: Zur Klärung der Frage welche Effekte VPS auf das Verhalten prädopaminerger, neuraler Progenitorzellen auslöst, konnte diese Arbeit einen weiteren wichtigen Beitrag leisten. Das gesetzte Ziel konnten wir somit erreichen. Die Therapie neurodegenerativer Erkrankungen wie die des Morbus Parkinson besteht derzeit in einer rein symptomatischen Behandlung ohne die Progredienz der Erkrankungen deutlich verlangsamen oder gar stoppen zu können. Eine kausale Therapie wie zum Beispiel eine zellbasierte Ersatztherapie konnte bis dato noch nicht erfolgreich etabliert werden. Unsere Arbeit liefert einen weiteren Beitrag zum Verständnis der Wirkungen von VPS auf das Differenzierungs- und Expansionsverhalten prädopaminerger, neuraler Progenitorzellen. Unter Berücksichtigung des in dieser Arbeit verwendeten Versuchsaufbaus kann postuliert werden, dass VPS keinen neuroprotektiven Effekt auf die fmNPZ ausübt. In höherer Dosierung als die die dem therapeutischen Wirkspiegel von VPS entsprechen, konnte unter bestimmten Bedingungen ein zytotoxischer Effekt nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse passen sowohl zu früheren Publikationen mit anderen Zellsystemen, die einen toxischen Effekt von VPS beobachtet hatten, als auch zu den Ergebnissen eigener Voruntersuchungen. Die gewonnenen Erkenntnisse sind unter dem Aspekt der zukünftigen Entwicklung Stammzell-basierter Zellersatztherapien als auch der pharmakologischen Beeinflussung der in vivo Neurogenese von Bedeutung, weil diese Erkenntnisse einerseits Wirkungen von VPS auf Ebene neuraler Vorläuferzellen aufzeigen und andererseits daraus folgend eine kritische Evaluation der Anwendung von VPS ermöglicht.
  • We examined the postulated neuroprotective effects of valproic acid (=VPA) at the cell model of predopaminergic, mesencephalic, fetal, neural stem cells (=mfNSC) of the rat. To proof our thesis we examined the effects of VPA by using a cytotoxicity test. Here we investigated whether VPA is able to block the neurotoxic effects from 1-Methyl-4-phenylpyridinium (MPP+). In conclusion we did not see any neuroprotective effects against the nigrostriatal toxin MPP+ in using therapeutic doses of VPA. Under certain conditions, even VPA itself was able to induce a cytotoxic effect on the mfNSC.

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Metadaten
Author: Viktor Wiroth
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-35726
Title Additional (English):Influence of Valproic acid on the expansional and differentiational behavior of predopaminergic, fetal, mesencephalic, neural stem cells of the rat
Referee:Prof. Dr. med. Dr. h.c. Christof Kessler, Prof. Dr. med. Bernhard Steinhoff
Advisor:Prof. Dr. med. Dr. h.c. Christof Kessler
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2020
Date of first Publication:2020/03/05
Granting Institution:Universität Greifswald, Universitätsmedizin
Date of final exam:2020/03/02
Release Date:2020/03/05
Tag:neurale Stammzellen
GND Keyword:Valproinsäure
Pagenumber:84
Faculties:Universitätsmedizin / Klinik und Poliklinik für Neurologie
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit