ZELL-GEFÄß-INTERAKTIONEN Moderne Fluoreszenzbildgebung des ischämischen Schlaganfalls Katrin Heinze und David Stegner, Würzburg Schlaganfall – eine der Hauptursachen für Tod und Invalidität Abbildung 3: Schematische Darstellung der Lichtblattmikroskopie. Die optisch aufgeklärte, fluoreszenzmarkierte Probe wird in einer transparenten Lösung mit passendem Brechungsindex mit Lichtblättern verschiedener Wellenlängen beleuchtet und die spektral verschiedenen Fluoreszenzsignale aufgezeichnet. Abbildung 1: Schlaganfallbildgebung im Mausmodell. Schema der Fluoreszenzanregung in der Zweiphotonenmikroskopie, deren Vorteil vor allem in der hohen Eindringtiefe und der kontrastreichen Fluoreszenzanregung im Gewebe liegt. Abbildung 2: Blutfluss in einem Gefäß im Mausgehirn, wobei die Gefäßwand rot und Thrombozyten grün gefärbt sind (Maßstab: 10 µm). Abbildung 4: 3D-Rekonstruktion mittels Lichtblattmikroskopie aufgenommener kortikaler Gehirngefäße (rot) mit Thromben (grün) im vom Schlaganfall betroffenen Areal nach experimentellem Schlaganfall (Gitterlinien: 1 mm). Ischämischer Schlaganfall ist weltweit eine der Hauptursachen für Tod und Invalidität. Selbst im Falle einer erfolgreich durchgeführten systemischen Thrombolyse oder mechanischer Thrombektomie leiden viele Patienten unter erheblichen Einschränkungen nach einem Schlaganfall. Warum? Aus zahlreichen Studien mit Tiermodellen weiß man, dass Thrombozyten nicht nur beim ini tialen Gefäßverschluss von Bedeutung sind, sondern auch nach erfolgreicher Wiederherstellung des Blutflusses zum Schaden beitragen [1]. An diesem Ischämie-Reperfusionsschaden sind auch Immunzellen, insbesondere T-Zellen, beteiligt; deshalb spricht man auch von einer thromboinflammatorischen Erkrankung [1]. Zwar sind die Vorteile von Antithrombozyten- und Antikoagulationstherapien bei der Sekundärprävention des ischämischen Schlaganfalls gut belegt, allerdings führt die Verabreichung von „milden“ Thrombozytenhemmern wie Acetylsalicylsäure (ASS) in der akuten Phase zu unannehmbaren Blutungskomplikationen. Wie genau tragen Thrombozyten zu thromboinflammatorischen Prozessen im ischämischen Gehirn bei? Die genaue Antwort auf diese Frage ist noch Gegenstand unserer Forschung. Hier steht ein besseres Verständnis der molekularen Mechanismen in direktem Zusammenhang mit therapeutischen Fortschritten. Zusammen mit transgenen Mausmodellen und pharmakologischen Werkzeugen kann die medizinische Forschung mit modernen Fluores- 34
ZELL-GEFÄß-INTERAKTIONEN zenzverfahren zelluläre und molekulare Prozesse sichtbar machen und so entscheidende Einblicke in die Pathomechanismen erlangen. Besonders neue, maßgeschneiderte Konzepte und Methoden der In-vivo- und In-vitro-Bildgebung sind hier maßgeblich beteiligt und werden von uns und anderen Forscherteams mit großem Einsatz vorangetrieben. Zell-Gefäß-Interaktionen im Gehirn sichtbar machen, verfolgen und kartieren Entdeckungen in der Medizin und Biowissenschaften werden häufig durch die Erfindung neuer wissenschaftlicher Instrumente und Methoden angeregt. Eines dieser faszinierenden Werkzeuge ist die Fluoreszenzmikroskopie, heute ein fester Bestandteil der biomedizinischen Forschung und der Lebenswissenschaften, der sich mit rasantem Tempo weiterentwickelt. So ist es bereits mit der zurzeit erreichbaren räumlichen und zeitlichen Auflösung möglich, dynamische Prozesse in makroskopischen Gewebeproben mit subzellulärer Auflösung zu verfolgen und zu kartieren. Für solch eine Organ-Bildgebung verbinden wir In-vivo-, Invitro- und In-silico-Konzepte [2]. Sehr erfolgreich und leistungsstark ist die komplementäre Anwendung der Zweiphotonen-Intravitalmikroskopie und der Lichtblattmikroskopie, die in Verbindung mit neuen Ansätzen in der Bildanalyse sowie computergestützten Simulationen erstaunliche Einblicke liefern. So können uns diese Elemente der modernen 3D-Bildgebung helfen, die Ausbreitung und die Ursachen von Reperfusionsschäden zu verstehen (Abb. 1–4). Zell-Zelloder Zell-Gefäß-Interaktionen können mit diesen Methoden im Organ von Modell organismen quantifiziert werden. Prozesse der Thrombusbildung bei ischämischem Schlag anfall, die räumlich-zeitliche Abfolge von Zell-Gefäß-Interaktionen oder auch Prof. Dr. rer. nat. Katrin Heinze katrin.heinze@virchow.uni-wuerzburg.de Dr. rer. nat. David Stegner stegner@virchow.uni-wuerzburg.de die Größe einer Immun antwort [3] lassen sich auf diese Weise messen und in naher Zukunft hoffentlich positiv beeinflussen. Referenzen 1. Nieswandt B, Kleinschnitz C, Stoll G. Ischaemic stroke: a thrombo-inflammatory disease? J Physiol 2011; 589: 4115–23. 2. Stegner D, van Eeuwijk JMM, Angay O. et al. Thrombopoiesis is spatially regulated by the bone marrow vasculature. Nat Comm 2017; 8: 127. 3. Ramos GC, van den Berg A, Nunes-Silva V et al. Myocardial aging as a T-cell-mediated phenomenon. Proc Natl Acad Sci U S A 2017; 114: E2420–9. CONFERENCES 35
