Das neuroregenerative Potenzial des rekombinanten Granulozyten-stimulierenden Faktors nach partieller Läsion des Nervus vestibulocochlearis – eine tierexperimentelle Studie an der Ratte

Abstract

Injuries to the eighth cranial nerve during surgeries at the cerebellopontine angle (CPA) are common. Granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) is one of the substances possessing a neuroprotective effect. In recent years, it has gained significant importance, although its role in relation to the vestibulocochlear nerve is not well studied.The aim of this study is to investigate the neuroprotective and anti-apoptotic effect of G-CSF after partial damage to the vestibulocochlear nerve. a total of 35 Male Sprague Dawley rats underwent suboccipital craniotomy an received a right-sided eight cranial nerve injury using a water jet dissector. Rats were subcutaneously injected with 30 µg/kg body weight (BW) of G-CSF or sodium chloride (NaCl) for the first six postoperative days, with an additional dose administered to 14 of them the day before surgery (preoperatively). To assess nerve damage and subsequent regeneration, early auditory-evoked potentials were recorded directly pre- and postoperatively, as well as before euthanizing the animals (day 7 and 14). Additionally, histological and immunohistological analysis of the cochlear nucleus (Ncl.) was performed using paraffin sections. Electrophysiological examination revealed a significant increase in the second amplitude seven days after surgery in the treated groups, followed by an abrupt decrease immediately postoperatively. Histological results regarding cell count in the cochlear nucleus after trauma and G-CSF administration showed a reduced number of neurons in the control groups (p<0.05). Immunohistological examination of indirect apoptotic markers indicated that the anti-apoptotic protein B-cell lymphoma 2 (Bcl-2) was overexpressed under G-CSF therapy, while an underexpression of the pro-apoptotic protein Bcl-2 associated x protein (Bax) was observed. It was also demonstrated that external administration of G-CSF suppressed the expression of Caspase-3. Furthermore, expression of the G-CSF receptor (G-CSF-R) was observed in the cochlear nucleus under external G-CSF application (p<0.05). Overall, external G-CSF application exhibited a neuroprotective and anti-apoptotic effect on the injured vestibulocochlear nerve. Hence, clinical studies are warranted to demonstrate the neuroprotective effect of G-CSF in vivo.

Verletzungen des achten Hirnnervs während Operationen am Kleinhirnbrückenwinkel sind häufig. Der Granulocyten-Colonie-Stimulierenden-Faktor (G-CSF) ist eine der Substanzen, die einen neuroprotektiven Effekt besitzen. In den letzten Jahren gewann es sehr an Bedeutung, allerdings ist seine Rolle in Bezug auf den N. vestibulocochlearis noch nicht gut erforscht. Ziel dieser Studie ist, den neuroprotektiven und antiapoptotischen Effekt des G-CSF nach partieller Schädigung des Nervus vestibulocochlearis zu untersuchen. Hierzu wurden insgesamt 35 Sprague-Dawley-Ratten suboccipital kraniotomiert und eine Schädigung des rechtsseitigen achten Hirnnervs mit dem Wasserstrahldissektor verursacht. Den Ratten wurden subcutan 30 μg/kg Körpergewicht (KG) G-CSF bzw. Natriumchlorid (NaCl) in den ersten sechs postoperativen Tagen injiziert, 14 davon erhielten eine zusätzliche Dosis am Tag vor der Operation (präoperativ). Um die Schädigung und im Verlauf auch die Regeneration des Nervs beurteilen zu können, wurden früh akustisch evozierte Potenziale (FAEPs) erhoben. Die Messung wurde direkt prä- und postoperativ sowie direkt vor Euthanasierung der Tiere (Tag 7 bzw. 14) durchgeführt. Darüber hinaus erfolgte eine histologische sowie immunhistologische Aufarbeitung der Nucleus (Ncl.) cochlearis mittels Paraffin-Schnitten. Die elektrophysiologische Untersuchung zeigte einen signifikanten Anstieg der zweiten Amplitude sieben Tage nach der Operation in den behandelten Gruppen, wonach sich ein abrupter Abfall direkt postoperativ ergab. Die histologischen Ergebnisse zur Bestimmung der Zellzahl im ncl. Cochlearis nach Trauma sowie G-CSF-Gabe zeigen eine verminderte Anzahl an Neuronen in den Kontrollgruppen (p< 0,05). Die immunhistologische Untersuchung der indirekten Apoptose Marker zeigte, dass das anti- apoptotische Protein B-Cell Lymphoma 2 (Bcl-2) unter der G-CSF-Therapie überexprimiert wurde, wohingegen eine Unterexpression des pro-apoptotischen Proteins Bcl-2 associated x Protein (Bax) festzustellen war. Es wurde auch gezeigt, dass die externe Verabreichung von G-CSF die Expression von Caspase-3 unterdrückt. Des Weiteren konnte eine Expression des G-CSF-Rezeptors (G-CSF-R) unter externer G-CSF-Applikation im Cochlea-Kern beobachtet werden (p < 0,05). Insgesamt zeigte die externe G-CSF Applikation einen neuroprotektiven und anti- apoptotischen Effekt auf den geschädigten N. vestibulocochlearis. Folglich sind klinische Studien indiziert, um den neuroprotektiven Effekt des G-CSF in Vivo nachzuweisen.