Charakterisierung der funktionellen und neurovaskulären Regeneration im subakuten bis chronischen Zeitraum nach traumatischer Rückenmarksverletzung am Mausmodell

Einleitung: Durch insuffiziente regenerative Therapien sind traumatische Rückenmarksverletzungen eine der weltweit führenden Ursachen für bleibende Behinderung. Es wird angenommen, dass die posttraumatische Permeabilitätssteigerung der Blut-Rückenmarksschranke (BRMS) einer der Hauptfaktoren in deren komplexer Pathophysiologie ist, und für die Rückenmarksregeneration eine Schlüsselrolle spielt. Ein klareres Verständnis des Zeitrahmens der BRMS-Reparatur und damit verbundenen strukturellen und neurovaskulären Veränderungen verbessert die Suche nach regenerativen Therapien. Ziel dieser Arbeit ist es, die BRMS-Schädigung und die Erholung der Neurovaskulären Einheit (NVU) über die subakute und chronische Phase 14 und 28 Tage nach Rüchenmarkstrauma in einem murinen Modell zu charakterisieren, und in Zusammenhang mit der neurologischen Erholung zu setzen. Methoden: Erwachsene C57BL/6J Mäuse (n=56) erhielten ein thorakales Clip-Kompressions-Rückenmarkstrauma (5g, 60s) oder eine Sham Verletzung (2-Höhen-Laminektomie.) Die neurologische Erholung wurde longitudinal an den Tagen 1, 3, 7, 14, und 28 erfasst (Catwalk™-Ganganalyse, Basso Mouse Scale, Tally-Subscore). Gewebeverarbeitung erfolgte nach Entnahme an Tag 14 und 28. BRMS-Permeabilität wurde mittels Evans Blue (EVB)-Fluoreszenz-Assay quantifiziert (n=5/Gruppe) und in longitudinalen Gewebeschnitten mit CD31 Ko-Färbung bewertet (n=1/Gruppe) An Gewebeaxialschnitten wurde die posttraumatische Gewebe- und Gefäßarchitektur dargestellt und der Anteil funktioneller Gefäße (CD31+FITC-Lectin, n=4/Gruppe) und die Komposition der neurovaskulären Einheit (NVU) (CD31+Cl5/VeC/Desmin, n=4/Gruppe) berechnet. Ergebnisse: Die neurologische Erholung begann zwischen Tag 7 und 14. Nach 28 Tagen zeigte sich mehrheitlich wieder Hinterpfoten-Einsatz, in der CatWalk™ Analyse konnten aber noch deutliche funktionelle Defizite nachgewiesen werden. Morphologisch zeigte sich nach 14 Tagen ausgedehnter struktureller und vaskulärer Schaden. Die TECAN-Messung bestätigte die signifikante Störung der BRMS (14d:14.53µg/g; p=0.01), mit guter Restitution an Tag 28 (4.43µg/g;p=0.28). Während die Gefäßzahl sich an Tag 14 normalisiert hatte, blieb die funktionelle Gefäßdichte signifikant gemindert (14d:23.7%; p=0.004), ebenfalls mit Erholung nach 28 Tagen (51.5%; p=0.18). Es kam zu einer partiellen Restitution der NVU: Tight- und Adherens Junctions blieben unverändert (p>0.99), jedoch hielt bis in die chronische Phase ein signifikanter Perizytenverlust (28d: 51.8%; p=0.03) an. Diskussion: Funktionelle Erholung wurde mit Restitution der BRMS und Rückkehr funktioneller Gefäße, sowie partieller Erholung der NVU in der subakut bis chronischen Phase in Zusammenhang gebracht und so ein Zeitfenster identifiziert, in welchem die NVU durch Permeabilitätssteigerung der BRMS für Therapien direkt zugänglich ist. Zukünftig ist die Exploration von molekularen Zielstrukturen und -mechanismen essenziell, um zielgerichtete therapeutische Ansätze zu entwickeln.