Klinik und Poliklinik für Neurologie
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Der Hintergrund der vorliegenden Arbeit war, dass zwar mehrere epidemiologische Studien eine J- bzw. U-förmige Assoziation zwischen Alkoholkonsum und Gesamtmortalität bzw. der Mortalität und Morbidität von kardiovaskulären und cerebrovaskulären Erkrankungen gezeigt hatten, jedoch nur wenige Daten über eine Assoziation mit subklinischer Atherosklerose vorliegen. Ziel der Arbeit war, den Zusammenhang zwischen täglichem Alkoholkonsum und der Intima-Media-Dicke (IMD) der A.carotis an Teilnehmern der bevölkerungsbasierten Study of Health in Pomerania (SHIP) zu untersuchen. Die IMD ist nicht nur ein Indikator für subklinische atherosklerotische Läsionen in der Gefäßwand, sie ist darüber hinaus ein Surrogat-Marker für eine generalisierte Atherosklerose sowie für ein erhöhtes Risiko bezüglich kardiovaskulärer und cerebrovaskulärer Erkrankungen. Die Basiserhebung der SHIP ist eine Querschnittsuntersuchung, die nach Altersklassen zwischen 20 und 79 Jahren stratifiziert eine zufällig erhobene Bevölkerungsstichprobe aus den Städten Greifswald, Stralsund und Anklam sowie 29 umgebenden Gemeinden untersucht. Bei insgesamt 1230 Männer und 1190 Frauen, die jeweils älter als 45 Jahre waren, wurde die IMD der A. carotis communis mittels B-Bild-Sonographie gemessen. Der tägliche Alkoholkonsum wurde in Computer-untersützten Interviews anhand des Alkoholkonsums des Wochentags bzw. des Wochenendes vor dem Interviews ermittelt und geschlechtsspezifisch in Kategorien á 20 g bei Männern bzw. á 5 g bei Frauen eingeteilt. Die Verlässlichkeit der Angaben wurde anhand der CDT und GGT sowie des Lübecker Alkohol- und Abusus- Screening Tests (LAST) überprüft. Bei Männern kann die Assoziation zwischen der IMD der A. carotis communis durch einen J-förmigen Kurvenverlauf beschrieben werden, während hingegen bei Frauen keine signifikante Assoziation nachgewiesen werden konnte. Im absteigenden Schenkel der Kurve haben Studienteilnehmer mit zunehmendem täglichen Alkoholkonsum eine signifikante oder zumindest grenzwertig signifikante geringere IMD als Probanden, die keinen Alkohol trinken. Das Minimum der Kurve wird erreicht bei einem täglichen Alkoholkonsum von 61-80 g/d, während bei täglichem Alkoholkonsum von mehr als 80 g/d die Kurve wieder ansteigt. Der Kurvenverlauf bleibt nach Adjustierung im wesentlichen in seiner J-förmigen Konfiguration unverändert. Die Adjustierung erfolgte für die ebenfalls als Risikofaktor für Atherosklerose geltenden Co-Variablen: Alter, systolischer Blutdruck, Diabetes mellitus, Nikotinabusus, LDL-HDL-Cholesterin-Ratio und ungesundem Lebenswandel, definiert als ungünstige Ernährungsgewohnheiten und fehlende körperliche Betätigung in der Freizeit. Eine lineare Regressionsanalyse zeigt nach Adjustierung für die genannten Risikofaktoren einen statistisch signifikanten Abfall der IMD um 0,009 mm/Zunahme des Alkoholkonsums um 20 g/d. Diese Assoziation verliert ihre statistische Signifikanz, wenn eine weitere Adjustierung des Regressionsmodells für HDL-Cholesterin und Fibrinogen als Marker für inflammatorische Prozesse vorgenommen wird. Somit wurde gezeigt, dass bei Männern ein Alkoholkonsum invers assoziiert ist mit der IMD der A. carotis als Surrogat-Marker für generalisierte Atherosklerose bzw. eines erhöhten Risikos für kardiovaskuläre und cerebrovaskuläre Erkrankungen. Dabei liegt jedoch die Menge des täglich zu konsumierenden Alkohols deutlich oberhalb der Schwelle, bei der schwerwiegende alkoholbedingte Erkrankungen bzw. Organschäden zu erwarten sind.
Abstract: Ischemic stroke is an aging disease and causes high mortality or long-term disability. The reduced neurological recovery in aging is possibly associated with impairment of angiogenesis and non-specific enhancement of inflammatory reaction. To check this hypotheses, those events were compared within young and elder animals brain at day 14 following focal ischemic stroke. Moreover, it is of importance to investigate also the potential therapies of indomethacin for prolonging the therapeutic window using aged animal models. The focus of present study was on neurobiological and neurological differences between young and old rats modulated by indomethacin daily treatment beginning at four hours post-ischemic episode. The effectiveness of indomethacin treatment in young and elder rats was probed using immunohistochemistry, oligonucleotide microarray, Real Time PCR and neurological evaluation. Our results provide insight of several age-independent positive consequences of Cox non-specific inhibition by indomethacin including increased NeuN positive surviving neurons, reduced infarct volume and enhanced neuroprotective response of innate immune system evidenced by increased Iba1 and Anx3 immunoreactivities in moderately activated microglia in periinfarction. From gene level we observed in both age groups downregulation of Mdk and Cxcl1 chemokines, and Id3 transcription factor which might modulate inflammatory response and facilitate repair. Other several findings showed age-dependent drug effect. Indomethacin had reduced efficacy in aged ischemic brain. From a total of 34 genes differential regulated, we observed 43% in young and only 28% of genes in aged have tendency toward age-matched sham expression level. In aged rats, indomethacin is ineffective in inhibiting phagocytic activity which is probably due to no expression changes of several cytokines like Tnfá and Cxcl4. Also, at protein level we observed no change of lysosomal ED1 immunoreactivity under treatment. On the other hand aging is characterized by no expression changes of Plau, Timp1, Timp2 and Col18a1 after treatment resulting in no improvement of angiogenesis. In young rats, conversely, drug administration decreased phagocytic activity by downregulating several cytotoxic cytokines such as Tnfá and Cxcl4. Moreover, the observable decrease of proteases like MMP10, Plau and MMP inhibitor Timp2 employed in matrix remodeling together with downregulation of Col18a1 expression after treatment might sustain angiogenesis in young rat ischemic brain. Indomethacin improves the motor-sensory performance in ischemic stroke rats as compared with age-matched untreated animals. Young rats fully recovered while aged showed important recuperation but did not achieve the preoperative level. In view of all this, indomethacin treatment might be consider as adjuvant therapy following ischemic stroke, even if aging blunts the positive effect of indomethacin on altered angiogenic-related gene expression. Because of the small number of rats, the results obtained from this study show only a tendency to significance and that further studies with more animals need to be statistically validated before firmly conclusions can be drawn. KEY WORDS: indomethacin; aging; microglia; angiogenesis; gene expression; microarray; neurological recovery; reversible middle cerebral artery occlusion.
Aging is a risk factor for stroke. Animal models of stroke have been widely used to study the pathophysiology of ischemic stroke, which in turn helped to develop numerous therapeutic strategies. Despite the considerable success of therapeutic strategies in animal models of ischemic stroke, almost all of them have been proved to be unsuccessful in the clinical trials. One of explanation is that data obtained from young animals may not fully resemble the effects of ischemic stroke in aged animals or elder patients, causing the discrepancy between animal experiments and clinical trials. To investigate these differences with regard to age, pathway specific gene arrays were used to identify and isolate differentially expressed genes in periinfarct following focal cerebral ischemia. The results from this study showed a persistent up-regulation of pro-apoptotic and inflammatory-related genes up to 14 days post stroke, a 50% reduction in the number of transcriptionally active stem cell-related genes and a decreased expression of genes with anti-oxidative capacity in aged rats. Also, it was observed that at day 3 post-stroke, the contralateral, healthy hemisphere of young rats is much more active at transcriptional level than that of the aged rats, especially at the level of stem cell- and hypoxia signaling associated genes. Next, protein levels between young and aged post-stroke rats in periinfarct were compared using proteomic tools. Among others, AnxA3 was identified as differentially regulated protein, but the expression of AnxA3 has no significant changes in periinfarct between these two age groups at day 3 and 14. Different from periinfarct, a strong upregulation of AnxA3 at day 3 in young rats plus a strengthened increase of AnxA3 at day 14 in aged rats using immunohistochemical quantification indicated a delayed microglial accumulation in infarct core of aged rats, suggesting that quick activation of microglia in infarct core of young rats might be beneficial for recovery. Colocalization with established microglial marker demonstrated that AnxA3 as a novel microglial marker is implicated in the microglial responses to the focal cerebral ischemia. In addition, it was found that AnxA3 positive microglial cells incorporated more proliferating cell marker BrdU. Third, the expression, localization and function of several transport proteins were investigated in young rats following focal ischemic stroke. P-gp staining was detected in endothelial cells of desintegrated capillaries and by day 14 in newly generated blood vessels. There was no significant difference, however, in the Mdr1a mRNA amount in the periinfarct region compared to the contralateral site. For Bcrp, a significant mRNA up-regulation was observed from day 3 to 14. This up-regulation was followed by the protein as confirmed by quantitative immunohistochemistry. Oatp2, located in the vascular endothelium, was also up-regulated at day 14. For Mrp5, an up-regulation was observed in neurons in the periinfarct region (day 14). In conclusion, reduced transcriptional activity in the healthy, contralateral sensorimotor cortex in conjunction with an early up-regulation of proapoptotic genes and a decreased expression of genes with anti-oxidative capacity in the ipsilateral sensorimotor cortex of aged rats, plus the delayed up-regulation of AnxA3 positive microglial cells in infarct core may contribute to diminished recovery in post-stroke old rats. In addition, it was demonstrated in this study that after stroke the transport proteins were up-regulated with a maximum at day 14, a time point that coincides with behavioral recuperation. The study further suggests Bcrp as a pronounced marker for the regenerative process and a possible functional role of Mrp5 in surviving neurons. This study provided several evidences for the different responses of young and aged rats using a focal ischemic stroke model. Understanding the effect of age is crucial for the development of relevant therapeutic drugs.
Die prospektive Studie beschäftigt sich mit den Auswirkungen epilepsiechirurgischer Eingriffe auf medizinischer, neuropsychologischer und psychosozialer/sozioökonomischer Ebene. Ziel war es, Prädiktoren für ein insgesamt gutes Outcome zu identifizieren. Einbezogen wurden insgesamt 43 Patienten mit fokalen Epilepsien, von denen 35 operiert werden konnten. Die Datenerhebung erfolgte jeweils zur prächirurgischen Diagnostik (t1) und zum 12-Monats-follow-up (t2). Verwendet wurden weitgehend standardisierte Verfahren wie kognitive Leistungstests, Selbstbeurteilungsverfahren zur Erfassung von Persönlichkeitseigenschaften, klinisch-psychologischer Parameter und Lebensqualität sowie ein strukturiertes Interview für psychosoziale Aspekte. Zu t1 unterschieden sich operierte und konservativ weiterbehandelte Patienten nicht voneinander. Kognitive Beeinträchtigungen betrafen hauptsächlich das Gedächtnis, gut ein Drittel der Patienten war davon betroffen. Psychische Beeinträchtigungen fanden sich insgesamt bei etwa 50% in Form eines erhöhten Angstniveaus, bei 25% als Depression. Etwa die Hälfte der Patienten war arbeitslos oder epilepsiebedingt berentet. Versuche zur beruflichen Rehabilitation gab es nur für jeden zweiten dieser Patienten. Etwa 40% aller Patienten schätzten ihre Lebensqualität insgesamt als eher schlecht ein. Zu t2 hatten sich die operierten Patienten hinsichtlich ihrer kognitiven Leistungsfähigkeit insgesamt eher verbessert. Auch das Ausmaß emotional-affektiver Beeinträchtigungen war deutlich geringer. Bei den konservativ weiterbehandelten Patienten fanden sich solche positiven Veränderungen nicht. Nur noch 20% der operierten, dagegen etwa 40% der konservativ behandelten Patienten beurteilten ihre Lebensqualität als eher schlecht. Hinsichtlich der Erwerbssituation fanden sich Verschlechterungen nur in der Gruppe operierter Patienten. Besonders auffällig war eine Verschiebung von der Arbeitslosigkeit hin zur Berentung. Nicht Anfallsfreiheit, sondern die Berufstätigkeit zu t1 sowie Verbesserungen in kognitiven Bereichen und die Abwesenheit emotional-affektiver Beeinträchtigungen zu t2 erwiesen sich als stärkste Prädiktoren für eine gute postoperative Lebensqualität.
Ziel: Bis heute liegt keine endgültige Einschätzung zur Bedeutung des EEG im Hinblick auf prognostische Aussagen bei fokalen Epilepsien vor. Deshalb versuchten wir der Frage nachzugehen, ob das EEG bei kryptogen fokaler Epilepsie (KFE) eine prognostische Relevanz hat. Methoden: Hierzu wurden 32 Patienten mit KFE, davon 16 pharmakoresistente und 16 anfallsfreie, mit Beginn einer adäquaten antiepileptischen Medikation prospektiv von 1985 - 1992 untersucht. Wir analysierten 166 EEG, abgeleitet zu definierten Zeitpunkten im 10-20-System einschließlich Hyperventilation und Photostimulation. Erfasst und statistisch ausgewertet wurden die Hintergrundaktivität, Wellenparoxymen, fokale Verlangsamungen und epileptiforme Muster (EM), Unser besonderes Augenmerk galt den EM. Die Ausmessung erfolgte semiquantitativ in ihrer Dauer und Amplitude des jeweils ersten Spitzenpotentials. Ergebnisse: Insgesamt 22 Frauen und 10 Männer wurden untersucht. Patienten beider Gruppen zeigten im Krankheitsverlauf teils unauffällige, teils pathologische EEG. Erst die Gegenüberstellung aller 166 EEG und ihre Analyse im Krankheitsverlauf ließen statistische Zusammenhänge zwischen EEG-Veränderungen und Epilepsieverlauf erkennen. Von Bedeutung erwiesen sich die EM hinsichtlich ihrer Lokalisation (p = .0001), Dauer (p = .003) und Dichte (p =.0004) sowie die Provokation durch Hyperventilation (p = .007). Bei den nicht anfallsfreien Patienten traten EM in kurzer Dauer, hoher Dichte, rechtshemisphärieller, extratemporaler Lokalisation sowie bevorzugt im Ruhe-EEG auf. Die EM hingegen bei den anfallsfreien Patienten zeigten eine längere Dauer, eine niedrigere Dichte, eine linkshemisphärielle, temporale Lokalisation und ein vermehrtes Auftreten unter Hyperventilation. Zusammenfassung: Für den einzelnen Patienten mit kryptogen fokaler Epilepsie und normalem EEG im gesamten Epilepsie verlauf sind keine Prädiktoren zur Prognose abzuleiten. Bei Patienten mit EM lassen die Lokalisation der EM, ihre Amplitude, Dauer und Dichte eine Aussage zur Prognose vermuten. Nicht das Vorhandensein oder Fehlen von EM scheint also bedeutsam, sondern die Ausprägung einzelner EM-Charakteristika.
Studies of stroke in experimental animals have demonstrated the neuroprotective efficacy of a variety of interventions; however, most such strategies have failed to show clinical benefits in aged humans. One possible explanation for this discrepancy between animal and clinical studies may be the role that age plays in the recovery of the brain following insult. For example, the poor functional recovery of aged rats after stroke may be caused by a decline in brain plasticity. Although the incidence of ischemic stroke increases dramatically with advancing age, relatively few studies have been conducted on aged animals, which would mimic most closely the context in which stroke occurs in humans. We have shown that, at one week following stroke, there was vigorous expression of MAP1B and its mRNA, as well as MAP2 protein, in the border zone adjacent to the infarct of 3 month- and 20 month-old male Sprague Dawley rats. Hypothesis: The decline in brain plasticity is caused by an age-related decline in the upregulation of factors promoting brain plasticity (MAP1B, ßAPP) and an age-related increase in astroglial scaring and in the expression of neurotoxins such as beta amyloid. Methods: Focal cerebral ischemia was produced by reversible occlusion of the right middle cerebral artery in 3- and 20-month-old male Sprague Dawley rats. The functional outcome was assessed in neurobehavioral tests at 3, 7, 14, and 28 days post-stroke. At these time points, brains were removed and analyzed for markers of (i) brain plasticity (microtubule-associated protein 1B, MAP1B, secreted forms of fi-amyloid precursor protein); (ii) neurogenesis (BrdU-positive cells, doublecortin, nestin); (iii) neurotoxicity (B-amyloid aggregates); (iv) inflammation (microglia, astrocytes, oligodendrocytes, endothelial cells). Results: (1) There was a non-significant tendency for blood pressure to be higher in old than in young rats. By post-stroke day 3 the infarct volume covered about 15% of the cortical neurons in young and 28% in aged rats. By day 7, infarct volumes were roughly equal in the two age groups. (2) Cell counting showed increases in the number of BrdU-positive cells in the infarcted area of old rats at day 3 post-stroke. This increase became even more dramatic at day 7 post-stroke in aged rats. There was no significant contribution of apoptosis to cell death. (3) Behaviorally, young rats recovered gradually and reached a maximum of 90% of baseline performance at day 14, post-stroke while the aged rats recovered only to a maximum of 70% of pre-surgery performance by week 2 post-stroke, and remained at that level. (4) The temporal pattern of recovery correlated well with the expression of growth-associated phenotype of ßAPP as well as with MAP1B accumulation in varicosities along axons (an indicator of growth) in cortical areas affected by stroke and was at maximum between days 14 to 28 in young rats. In contrast, aged rats showed delayed (day 28) and reduced axonal remodelling as well as a delayed (day 28) expression of growth-associated ßAPP. Instead, the neurotoxic carboxy-terminal form of ßAPP steadily accumulated over time and reached a maximum at day 14 in aged rats as compared to 28d for the young rats. Nestin, a marker for immature neurons, overlapped with BrdU-labelled cells at day 7 post-stroke in corpus callosum and at the infarct border in both young and aged rats, suggesting increased stroke-induced neurogenesis. (5) In young rats there was a gradual activation of both microglia and astrocytes that peaked by days 14 to 28 with the formation of a glial scar. In contrast, aged rats showed an accelerated astrocytic and microglial reaction that peaked in week 1 post-stroke. We also noted a strong activation of oligodendrocytes at early stages of infarct development in all rats that persisted in aged rats. Evolution of astrocytic and microglial reactivity closely paralled the time course of scar formation in both young and aged rats and coincided with the stagnation in the recovery rate of aged rats. Conclusions: The time course of functional recovery in young rats correlated well with the expression of plasticity proteins such as MAP1B and ßAPP while an early and persistent expression of the neuro toxic fragment AB in conjunction with a delayed expression of MAP1B and ßAPP may impede functional recovery in aged rats. The results also suggest that a temporally anomalous glial reaction to cerebral ischemia in aged rats leads to the premature formation of scar tissue that impedes functional recovery to stroke.
Kognitive Leistungsentwicklung nach epilepsiechirurgischen Eingriffen im Epilepsiezentrum Greifswald
(2003)
Im Rahmen der prächirurgischen Epilepsiediagnostik des Zentrums für prächirurgische Epilepsiediagnostik und Epilepsiechirurgie am Klinikum der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald rekrutierten wir 20 rechtshändige, an einer pharmakoresistenten Epilpesie leidende Patienten mit linkshirnig nachgewiesener Sprachrepräsentation. Von den 10 männlichen und 10 weiblichen Patienten im Alter zwischen 16 und 55 Jahren wiesen 11 einen linkstemporalen und 9 einen rechtstemporalen epileptogenen Fokus auf. Nach dem Aufbau einer epilepsiechirurgischen Datenbank werteten wir die präoperativ und 3- und 12- Monate postoperativ erhobenen Befunde der neuropsychologischen Diagnostik in den Bereichen allgemeine Intelligenz, Tempo/Konzentration/Umstellfähigkeit und Gedächtnis aus. Dabei bezogen wir Einflussfaktoren wie die Ätiologie des Epilepsiesyndroms, Fokuslateralisation und -lokalisation, Geschlecht, Alter, Erkrankungsdauer, Operationsmodus sowie den psychosozialen Belastungsgrad in unsere Untersuchung ein.