Neue Therapie bei Schlaganfall?

Ceroxid-Nanopartikel könnten die Folgen eines ischämischen Hirninfarkts mindern

18.09.2012 - Korea, Rep.

Bei der häufigsten Form des Hirnschlags kommt es zu einer plötzliche Minderdurchblutung des Gehirns, einer Ischämie, die zu einer Minderversorgung mit Sauerstoff und Nährstoffen führt. Dieser sogenannte ischämische Schlaganfall gehört in den Industriestaaten zu den führenden Invaliditäts- und Todesursachen. Wird er nicht augenblicklich therapeutisch beseitigt, können Hirnareale absterben. Koreanische Forscher schlagen in der Zeitschrift Angewandte Chemie nun einen Ansatz für eine ergänzende Therapie vor: Ceroxid-Nanopartikel sollen die bei einer Ischämie entstehenden reaktiven Sauerstoffverbindungen, Ursache für das Absterben von Zellen, abfangen.

Während einer Minderdurchblutung von Hirnarealen kommt es zur Bildung und Ansammlung von reaktiven Sauerstoffverbindungen, wie Superoxid-Radikalanionen (O2• –), Wasserstoffperoxid (H2O2), und Hydroxyl-Radikalen (HO• –). Diese Spezies verursachen oxidative Schäden und sind verantwortlich für Verletzungen des Gewebes und das Absterben von Zellen während des Hirninfarkts.

Nervenverbindungen und neurovaskuläre Einheiten werden zerstört und die Funktion des Gehirns in diesen Bereichen beendet. Trotz verschiedener Therapien, die vor allem die Ursachen der Minderdurchblutung, wie Thrombosen, bekämpfen, gibt es bisher noch keine Möglichkeit, die Nerven gegenüber den oxidativen Schäden nach einem akuten ischämischen Schlaganfall zu schützen. Nanopartikel aus Ceroxid könnten einen neuen Ansatz für eine Therapie darstellen, hoffen Seung-Hoon Lee, Taeghwan Hyeon und ihr Team von der Seoul National University.

In der Zelle gibt es Enzyme, die reaktive Sauerstoffspezies abbauen können: Superoxid-Dismutasen, die Superoxid-Anionen zu Wasserstoffperoxid umwandeln und Katalase, die Wasserstoffperoxid spaltet. Ceroxid-Nanopartikel können beides. Der Grund: Im Ceroxid-Kristall liegt Cer als Ce4+ vor. Wenn die Partikelgröße aber in den Bereich weniger Nanometer reduziert wird, entstehen an der Oberfläche Stellen, an denen Sauerstoffatome fehlen, hier liegt Ce3+ vor, das sich leicht wieder zu Ce4+ reduzieren lässt und reversibel Sauerstoff binden kann.

Die Forscher behandelten Zellkulturen mit einer Substanz, die die Konzentration reaktiver Sauerstoffspezies erhöht, was zu einem vermehrten Absterben der Zellen führt. Eine Behandlung mit Ceroxid-Nanopartikeln verbesserte die Überlebensrate drastisch. Im Tierversuch lösten sie dann einen ischämischen Schlaganfall bei Ratten aus. Intravenös gespritzte Ceroxid-Nanopartikel konnten das Hirninfarktvolumen und die Nervenschädigungen deutlich reduzieren. Voraussetzung ist eine optimale, fein austarierte Dosis.

Interessanterweise waren die Konzentrationen der Ceroxid-Nanopartikel in gesunden Hirnbereichen sehr niedrig, in den ischämischen dagegen drastisch erhöht. Die Forscher vermuten, dass Ceroxid-Nanopartikel eine intakte Blut-Hirn-Schranke kaum passieren können, in ischämischen Bereichen ist diese jedoch zerstört, sodass erkrankte Hirnareale erreicht und der oxidative Schaden dort gestoppt werden kann.