Untersuchung des Einflusses von Inflammation auf den GAT-1 GABA-Wiederaufnahmetransporter in organotypischen murinen Rückenmark-Zellkulturen

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird die Hypothese untersucht, dass Neuroinflammation einen Einfluss auf den GAT-1 GABA-Wiederaufnahmetransporter hat. Die Grundlage für diese Annahme ist, dass bei Patienten mit Sepsis eine Hypersensibilität gegenüber Anästhetika nachgewiesen wurde und in einigen Veröffentlichungen verschiedene Veränderungen am GABAergen System durch Inflammation gezeigt werden konnten. Nicht hinreichend untersucht wurde dabei die Rolle der GABA-Wiederaufnahmetransporter, insbesondere des GAT-1, dem im Rückenmark hauptverantwortlichen Transporter. Das Rückenmark wurde als Gewebeart ausgewählt, da es bisher nur wenige Studien zu neuroinflammatorischen Veränderungen darin gibt. Außerdem ist das Rückenmark maßgeblich für die Schmerzweiterleitung verantwortlich und Verän-derungen in diesem System können eine für PatientInnen relevante Rolle im Hinblick auf chronische Schmerzen und Hyperalgesie spielen. Für die experimentelle Prüfung der aufgestellten Hypothese wurden verschiedene Messungen an organotypischen Co-Kulturen des murinen Rückenmarks vorgenommen. Zum einen wurde die Aktivität des neuronalen Netzwerks mit-hilfe extrazellulärer Messungen unter verschiedenen Bedingungen untersucht, zum anderen die Aktivität an der GABAergen Synapse mittels intrazellulärer Messungen unter Blockade aller Ströme bis auf die GABAergen. Außer-dem wurde die motoneuronale Aktivität mithilfe von Videomikroskopie gemessen, um mögliche Auswirkungen von Entzündung auf die Signalweiterleitung aus dem spinalen neuronalen Netzwerk zu beobachten. Verwendet wurden verschiedene Substanzen: der selektive GAT-1-Blocker NO711, der positiv allosterische Modulator Diazepam sowie Substanzen, um u.a. AMPA und NMDA-Rezeptoren zu blockieren, sodass explizit das GABAerge System betrachtet werden konnte. Die Entzündung wurde in den organotypischen Kulturen durch Inkubation mit LPS herbeigeführt. Die Ergebnisse der Messungen zeigen eine Funktionseinschränkung am GAT-1 durch Entzündung. Dies stellt sich zum einen durch Abschwächung der NO711-Wirkung nach induzierter Entzündung dar, zum anderen durch eine Veränderung der Diazepamwirksamkeit. Diese Veränderung ist aufgrund der intrazellulär gemessenen Daten mit Diazepam nicht allein durch eine LPS-Wirkung am GABA-Rezeptor erklärbar. Durch die intrazellulären Messungen mit NO711 wird einer Wirkung von Inflammation am GAT-1 nachgegangen. Sichtbar sind dort eine bei Entzündung signifikant verlängerte Abklingzeit und Halbwertsbreite der Signale. Dies spricht für ein längeres Verweilen von GABA im synaptischen Spalt und damit für eine Funktionseinschränkung des GAT-1 durch Entzündung. Durch die erhöhte Konzentration ist eine Abdiffusion des Transmitters an extrasynaptische Rezeptoren denkbar. Deshalb wurden in den intrazellulären Messungen tonische Ströme betrachtet und die Wirkung von LPS darauf. Hier kann jedoch aufgrund der geringen Datenmenge kein Effekt nachgewiesen werden, lediglich eine Beteiligung von tonischer Inhibition an der Wirkung von NO711. Auch bei der Betrachtung der motoneuronalen Aktivi-tät zeigt sich keine signifikante Veränderung der NO711-induzierten Aktivitäts-senkung durch Entzündung. Insgesamt sprechen die Ergebnisse für eine inflammationsvermittelte Funktionseinschränkung am GAT-1, was zu veränderter Wirksamkeit von Substan-zen auf die spinale Reizweiterleitung führen könnte. Diese Funktionseinschränkung kann, im Zusammenspiel mit anderen durch Entzündung ausge-lösten Veränderungen im GABAergen System, zu einer Hochregulation der GABAergen Aktivität im ZNS führen. Da ein Großteil der Anästhetika über das GABAerge System im ZNS wirkt, kann die bei Entzündung verstärkte GABAerge Aktivität Ursache für die Anästhetika-Hypersensibilität bei Entzündung sein. So führt die vorliegende Arbeit zu einem besseren Verständnis der Vorgänge, die bei Inflammation im Rückenmark ablaufen und zeigt eine bisher nicht beschriebene, entzündungsvermittelte Funktionseinschränkung des GAT-1.