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Intracranial expression of Fas (CD95) and Fas ligand (CD95L) is associated with neuronal cell death and inflammation following closed head injury in mice


Grosjean, Maurice Balz. Intracranial expression of Fas (CD95) and Fas ligand (CD95L) is associated with neuronal cell death and inflammation following closed head injury in mice. 2004, University of Zurich, Faculty of Medicine.

Abstract

Der nach einer traumatischen Hirnverletzung auftretende Zelltod von Nervenzellen führt zu einer fortschreitenden Gewebeatrophie und verursacht damit in der Folge eine neurologische Dysfunktion. Fas (CD95/APO-1) und Fas Ligand (FasL/CD95L/APO-1L) sind wichtige Mediatoren des extrinsischen apoptotischen Signalweges, die zuvor sowohl in entsprechenden Tierversuchsmodellen als auch bei hirntraumatisierten Patienten in verletzten Gehirnarealen in erhöhtem Ausmass nachgewiesen werden konnten. In der vorliegenden Studie wurde an "Knockout" (-/-)-Mäusen, denen ein geschlossenes Schädel-Hirn-Trauma (SHT) zugeführt wurde, untersucht, ob das Fehlen von Genen, die für entzündungsmodulierende Zytokine kodieren, das Ausmass des Zelltodes und das Auftreten von Fas und FasL in den intrakraniellen Kompartimenten verändert. Darüber hinaus ist der mögliche Zusammenhang zwischen Zelltod und Entzündung bewertet worden. Zu diesen Zwecken wurden fortlaufende Hirnschnitte bei Tumor-Nekrose-Faktor/Lymphotoxin- -/- -Mäusen, Interleukin- 6 -/- -Mäusen und ihren entsprechenden Wildtyp-Kontrollgruppen jeweils 24 Stunden und 7 Tage nach Zufügung eines geschlossenen SHT mit TUNEL/Hoechst 33342 Doppelfärbung sowie Immunhistochemie eingefärbt und analysiert. 24 Stunden nach Traumasetzung zeigte sich das Maximum TUNEL-positiver Zellen im verletzten Kortex, deren Anzahl auch nach 7 Tagen noch leicht erhöht war. Übereinstimmende Ergebnisse konnten für Fas registriert werden. FasL dagegen war nach 24 Stunden nur mässig stark erhöht, präsentierte jedoch seinen Maximalwert nach 7 Tagen. Apoptotische TUNEL-positive Zellen fanden sich grösstenteils in örtlichem Zusammenhang mit Neuronen und Fas- und FasL-Immunoreaktivität. Allen Mäusegruppen gleich war das maximale Auftreten von polymorphkernigen Leukozyten und CD11b-positiven Zellen in den verletzten Hemisphären 24 Stunden nach erfolgter Traumatisierung. Die Ergebnisse zeigen, dass Fas und FasL nach einem geschlossenen SHT eine wichtige Rolle in der neuronalen Apoptose spielen könnten. Zudem scheint die Aufregulierung von Fas und FasL unabhängig von der Entzündungsreaktion zu sein, da kein Unterschied zwischen den Zytokin -/- -Mäusen und den Wildtyp-Kontrollmäusen gefunden werden konnte.

Neuronal cell death occurring after traumatic brain injury causes progressive tissue atrophy and consequent neurological dysfunction. Fas (CD95/APO-1) and Fas ligand (FasL/CD95L/APO-1L) are important mediators of the extrinsic apoptotic pathway and were previously found to be upregulated in injured brains, in both patients and animal models. In this study, we examined whether the lack of genes for inflammatory cytokines altered the extent of cell death and expression of Fas and FasL in the intracranial compartment in knockout (-/-) mice subjected to closed head injury (CHI). Furthermore, the possible interrelation between cell death and inflammation was assessed. Consecutive brain sections of tumor necrosis factor/lymphotoxin- -/- and interleukin-6 -/- mice and respective wild type littermates were analyzed at 24 hours and 7 days after CHI using TUNEL/ Hoechst 33342 double staining and immunohistochemistry. The results demonstrate a peak incidence of TUNEL positive cells in the injured cortex at 24 hours that remained slightly elevated at 7 days and coincided with maximal Fas expression. FasL was only moderately increased at 24 hours and showed maximal expression at 7days. Apoptotic TUNEL positive cells mostly co-localized with neurons and with Fas- and FasL immunoreactivity. The amount of accumulated polymorphonuclear leukocytes (PMNs) and CD11b positive cells was uniformly maximal in the injured hemispheres at 24 hours. We show strong evidence that Fas and FasL might be involved in neuronal apoptosis after CHI. Furthermore, Fas- and FasL upregulation seems to be independent of neuroinflammation since no differences were found between cytokine -/- and wild type mice.

Abstract

Der nach einer traumatischen Hirnverletzung auftretende Zelltod von Nervenzellen führt zu einer fortschreitenden Gewebeatrophie und verursacht damit in der Folge eine neurologische Dysfunktion. Fas (CD95/APO-1) und Fas Ligand (FasL/CD95L/APO-1L) sind wichtige Mediatoren des extrinsischen apoptotischen Signalweges, die zuvor sowohl in entsprechenden Tierversuchsmodellen als auch bei hirntraumatisierten Patienten in verletzten Gehirnarealen in erhöhtem Ausmass nachgewiesen werden konnten. In der vorliegenden Studie wurde an "Knockout" (-/-)-Mäusen, denen ein geschlossenes Schädel-Hirn-Trauma (SHT) zugeführt wurde, untersucht, ob das Fehlen von Genen, die für entzündungsmodulierende Zytokine kodieren, das Ausmass des Zelltodes und das Auftreten von Fas und FasL in den intrakraniellen Kompartimenten verändert. Darüber hinaus ist der mögliche Zusammenhang zwischen Zelltod und Entzündung bewertet worden. Zu diesen Zwecken wurden fortlaufende Hirnschnitte bei Tumor-Nekrose-Faktor/Lymphotoxin- -/- -Mäusen, Interleukin- 6 -/- -Mäusen und ihren entsprechenden Wildtyp-Kontrollgruppen jeweils 24 Stunden und 7 Tage nach Zufügung eines geschlossenen SHT mit TUNEL/Hoechst 33342 Doppelfärbung sowie Immunhistochemie eingefärbt und analysiert. 24 Stunden nach Traumasetzung zeigte sich das Maximum TUNEL-positiver Zellen im verletzten Kortex, deren Anzahl auch nach 7 Tagen noch leicht erhöht war. Übereinstimmende Ergebnisse konnten für Fas registriert werden. FasL dagegen war nach 24 Stunden nur mässig stark erhöht, präsentierte jedoch seinen Maximalwert nach 7 Tagen. Apoptotische TUNEL-positive Zellen fanden sich grösstenteils in örtlichem Zusammenhang mit Neuronen und Fas- und FasL-Immunoreaktivität. Allen Mäusegruppen gleich war das maximale Auftreten von polymorphkernigen Leukozyten und CD11b-positiven Zellen in den verletzten Hemisphären 24 Stunden nach erfolgter Traumatisierung. Die Ergebnisse zeigen, dass Fas und FasL nach einem geschlossenen SHT eine wichtige Rolle in der neuronalen Apoptose spielen könnten. Zudem scheint die Aufregulierung von Fas und FasL unabhängig von der Entzündungsreaktion zu sein, da kein Unterschied zwischen den Zytokin -/- -Mäusen und den Wildtyp-Kontrollmäusen gefunden werden konnte.

Neuronal cell death occurring after traumatic brain injury causes progressive tissue atrophy and consequent neurological dysfunction. Fas (CD95/APO-1) and Fas ligand (FasL/CD95L/APO-1L) are important mediators of the extrinsic apoptotic pathway and were previously found to be upregulated in injured brains, in both patients and animal models. In this study, we examined whether the lack of genes for inflammatory cytokines altered the extent of cell death and expression of Fas and FasL in the intracranial compartment in knockout (-/-) mice subjected to closed head injury (CHI). Furthermore, the possible interrelation between cell death and inflammation was assessed. Consecutive brain sections of tumor necrosis factor/lymphotoxin- -/- and interleukin-6 -/- mice and respective wild type littermates were analyzed at 24 hours and 7 days after CHI using TUNEL/ Hoechst 33342 double staining and immunohistochemistry. The results demonstrate a peak incidence of TUNEL positive cells in the injured cortex at 24 hours that remained slightly elevated at 7 days and coincided with maximal Fas expression. FasL was only moderately increased at 24 hours and showed maximal expression at 7days. Apoptotic TUNEL positive cells mostly co-localized with neurons and with Fas- and FasL immunoreactivity. The amount of accumulated polymorphonuclear leukocytes (PMNs) and CD11b positive cells was uniformly maximal in the injured hemispheres at 24 hours. We show strong evidence that Fas and FasL might be involved in neuronal apoptosis after CHI. Furthermore, Fas- and FasL upregulation seems to be independent of neuroinflammation since no differences were found between cytokine -/- and wild type mice.

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Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Trentz Otmar
Communities & Collections:04 Faculty of Medicine > University Hospital Zurich > Department of Trauma Surgery
UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:610 Medicine & health
Language:English
Place of Publication:Zürich
Date:2004
Deposited On:28 May 2019 06:55
Last Modified:15 Apr 2021 14:57
Number of Pages:52
OA Status:Green

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