Jedes Jahr erleiden rund 3 bis 5 Millionen Menschen in der EU und den USA eine traumatische Hirnverletzung (TBI). Meistens ist es eine leichte Hirnverletzung (mTBI) aufgrund einer geschlossenen Kopfverletzung (CHI), 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.
Zentrale Rolle von ASC bei Aufrechterhaltung der Neuroinflammation
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 in CHI-Modellen“, sagt Korrespondenz- und Co-Erstautor Dr. Dr. Sergio Castro-Gomez, Neuroscience Clinician Scientist vom Zentrum für Neurologie und Nachwuchsgruppenleiter am Institut für Physiologie II am UKB. Er ist Mitglied im Exzellenzclusters ImmunoSensation3 und im Transdisziplinären Forschungsbereich (TRA) „Present Pasts“ der Universität Bonn.
In Mausmodellen ohne ASC konnten die Forschenden 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, dass das Inflammasom-Adapterprotein ASC ein Schlüsselelement bei neuroinflammatorischen Reaktionen und kognitiven Beeinträchtigungen nach einer leichten Hirnverletzung ist“, sagt Co-Erstautor Dr. Tao Li.
ASC-Blocker könnten Entzündungen stoppen und Heilung fördern
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. Castro-Gomez resümiert: „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.“