Treiber von Entzündung nach leichter Kopfverletzung

Bonner Forscher berichtet über einen potenziellen Ansatzpunkt für zukünftige Therapien

Bonn, 06. Mai – Leichte Hirnverletzungen, wie sie bei Unfällen, Sport oder Gewalt häufig vorkommen, können zu anhaltenden Gedächtnisproblemen und Demenzrisiko führen. Doch bisher fehlen Therapien gegen diese Folgeschäden. Nachwuchsgruppenleiter am Institut für Physiologie II des Universitätsklinikum Bonn (UKB) Dr. Dr. Sergio Castro-Gomez, Neuroscience Clinician Scientist vom Zentrum für Neurologie am UKB und Mitglied im Exzellenzclusters ImmunoSensation3 und im Transdisziplinären Forschungsbereich (TRA) „Present Pasts“ der Universität Bonn, hat zusammen mit Kollegen entdeckt: Das Protein ASC – ein Baustein von zellulären Notruf-Knöpfen – sorgt in Mäusen für langanhaltende Entzündungen im Gehirn bis zu 21 Tage nach der Verletzung. Das Forschungsteam erhofft sich durch die Aufklärung der Entzündungsmechanismen, die der traumatischen Hirnverletzung zugrunde liegen, Ansatzpunkte für zukünftige therapeutische Strategien. Die Arbeit im Journal of Clinical Investigation legt die Grundlage für zukünftige klinische Studien.

Herr Castro-Gomez, was genau macht Ihrer Einschätzung nach Hirnverletzungen so gefährlich?
Dr. Dr. Sergio Castro-Gomez: „Jedes Jahr erleiden rund drei bis fünf Millionen Menschen in der EU und den USA eine traumatische Hirnverletzung. Meistens ist es eine leichte Hirnverletzung – kurz mTBI – aufgrund einer geschlossenen Kopfverletzung, die durch Stürze, Verkehrsunfälle, Kontaktsportarten oder Gewalt verursacht werden. Obwohl sich die Symptome einer mTBI innerhalb von Tagen oder Wochen zurückbilden können, leiden bis zu 20 Prozent der Betroffenen unter anhaltenden körperlichen, kognitiven Verhaltensbeeinträchtigungen, die zu einer verminderten Lebensqualität und einem erhöhten Risiko für neuropsychiatrische Störungen, einschließlich Stimmungsstörungen und Demenz, führen.“

Wie erklären Sie das?
Dr. Dr. Sergio Castro-Gomez: „Der sofortige Effekt einer Hirnverletzung durch Sturz oder Schlag ist, dass die Nervenzellen beschädigt werden. Im Gehirn wird ein Alarm ausgelöst, der das Immunsystem aktiviert und damit die Neuroinflammation in Gang setzt. Die Entzündung dient grundsätzlich einem guten Zweck. Ist die Entzündung aber zu stark oder hält zu lange an, kann sie selbst Schaden anrichten.“

Sie haben in der Studie entdeckt, dass das Protein ASC eine zentrale Rolle bei Aufrechterhaltung der sogenannten Neuroinflammation spielt. Wie funktioniert das?
Dr. Dr. Sergio Castro-Gomez: „In unseren Immunzellen gibt es mit den Inflammasomen kleine Notrufsysteme. Bei Alarm hilft das Protein ASC diesen Notruf-Knopf durch Aggregatbildung zu aktivieren, wodurch Entzündungsstoffe entstehen. Inflammasome sind für chronische Entzündungen des zentralen Nervensystems, fachsprachlich Neuroinflammation, und sekundäre Schäden nach einem Trauma entscheidend, jedoch ist ihre Rolle bei leichten traumatischen Hirnverletzungen kaum bekannt. In unserer Studie konzentrierten wir uns in erster Linie auf die Inflammasom-Aktivierung und ihre funktionelle Bedeutung im Modell für geschlossene Kopfverletzungen.“

Was haben Sie beobachtet?
Dr. Dr. Sergio Castro-Gomez: „In Mausmodellen ohne ASC konnten wir zeigen, dass die Aktivierung der Mikroglia, den Immunzellen im zentralen Nervensystem, und den sternförmigen Stützzellen im Gehirngewebe, fachsprachlich Astrozyten schwächer war. Zudem entstanden weniger Entzündungsstoffe wie Interleukin-1β. Die Mäuse zeigten auch weniger Gedächtnisstörungen in Tests. Auf der anderen Seite breiteten sich ASC-Aggregate stark aus und verschlimmerten den Schaden. Unsere Ergebnisse zeigen somit, dass das Inflammasom-Adapterprotein ASC ein Schlüsselelement bei neuroinflammatorischen Reaktionen und kognitiven Beeinträchtigungen nach einer leichten Hirnverletzung ist.“

Haben ASC-Blocker das Potential, Entzündungen zu stoppen und so Heilung zu fördern?
Dr. Dr. Sergio Castro-Gomez: „Es sind weitere Untersuchungen erforderlich, um ein umfassendes Verständnis der spezifischen zeitlichen Beteiligung von Inflammasomen bei unterschiedlichen Schweregraden von Verletzungen und Risikofaktoren für Neurodegeneration zu erlangen. Doch bereits in Anbetracht unserer jetzigen Ergebnisse könnten pharmakologische Interventionen, die auf ASC abzielen, dazu beitragen, Neuroinflammation zu mildern und möglicherweise die Neuroprotektion zu fördern, wodurch die Genesung nach Verletzungen verbessert und weitere Neurodegeneration und Beeinträchtigungen verhindert werden könnten.“

Publikation: Tao Li, Sergio Castro-Gomez et al.: Inflammasome adaptor ASC promotes sustained neuroinflammation and mild cognitive impairment in a closed-head injury mode; Journal of Clinical Investigation; (DOI: 10.1172/JCI199818)

Beteiligte Institutionen und Förderung:
Neben dem UKB und der Universität Bonn war die University of Luxembourg beteiligt. Die Arbeit wurde von der Alzheimer Forschung Initiative e.V, dem Hertie Network of Excellence in Clinical Neuroscience, dem Neuroscience Clinician Scientist und BONFOR Programm der Medizinischen Fakultät Bonn, dem Exzellenzcluster ImmunoSensation3, dem PEARL-Programm des Lucembourg National Research Fund (FNR) gefördert.

Wissenschaftlicher Kontakt:
Dr. Dr. Sergio Castro-Gomez
Zentrum für Neurologie & Institut für Physiologie II
Universitätsklinikum Bonn
Exzellenzcluster ImmunoSensation3 & TRA „Present Pasts“, Universität Bonn
Telefon: +49 228 287 53217; E-Mail: sergio.castro-gomez@ukbonn.de

Bildmaterial:

Bildunterschrift: Treiber von Entzündung nach leichter Kopfverletzung: Dr. Dr. Sergio Castro-Gomez entdeckt mit dem Protein ASC einen potenziellen Ansatzpunkt für zukünftige Therapien.

Bildnachweis: Molekulare Kardiologie (UKB) / Juan Muñoz Manco

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