Neuroprotektive Wirkung von Nukleotiden – Untersuchungen an P2Y-Rezeptoren hippocampaler Mischkulturen der Ratte

Hintergrund: Nukleotide fungieren im zentralen Nervensystem als eigenständiger extrazellulärer Transmitter, der aus purinergen Neuronen nach cerebraler Schädigung z.B. im Rahmen einer Ischämie in hoher Konzentration im betroffenen Areal freigesetzt wird. Durch bei Ischämie freigesetzten Nukleotide können zelltyp-spezifisch entweder neuroprotektive oder neurodegenerative Mechanismen aktiviert werden. Die diesbezügliche Datenlage ist dürftig, ein systematischer Vergleich neuronaler und astrozytärer Reaktionsprofile auf Nukleotide unter Normal- und Stressbedingungen fehlt vollständig. Ziel der Studie war die Beschreibung der differenzierten P2Y-Rezeptor vermittelten Nukleotidwirkung auf Astrozyten und Neurone sowie evtl. Zelltypinteraktionen. Methoden: Zur Untersuchung nutzten wir hippocampale Mischkulturen von Astrozyten und Neuronen neugeborener Ratten. Mittels Mikrofluorimetrie untersuchten wir die Wirkung verschiedener Nukleotide an den unterschiedlichen Zelltypen sowie Zelltypinteraktionen unter Berücksichtigung folgender physiologischer Parameter: Zytosolische Calciumhomöostase, mitochondriales Membranpotential, Produktion von Sauerstoffspezies. Des Weiteren untersuchten wir die modulatorische Wirkung der Nukleotide auf den exzitatorischen Effektes von Glutamat und NMDA. Ergebnisse: Die neuronale Calciumantwort auf die verschiedenen Nukleotide war im Vergleich zum intrazytosolischen Calciumanstieg in Astrozyten signifikant geringer. Die Stimulation spezifischer P2Y – Rezeptoren (P2Y2,6) bedingt eine Depolarisation des mitochondrialen Membranpotentials, wohingegen die Stimulation von ionotropen Glutamatrezeptoren eine Hyperpolarisation der Mitochondrien bewirkt. Die Richtung und das Ausmaß der Veränderung des mitochondrialen Potentials ist nicht ausschließlich an die intrazellulären Calciumkonzentration gebunden sondern wird vielmehr durch den Zelltyp sowie den einzelnen Nukleotidagonisten und seine jeweilige Konzentration bestimmt. Die Vorbehandlung der untersuchten Mischkulturen mit 100µM ATP bewirkt eine signifikante Verzögerung des NMDA induzierten Zelltodes in Astrozyten und Neuronen. Unter dem kombinierten Zusatz von NMDA und Glycin kann an Astrozyten nur eine schwache Calciumantwort beobachtet werden was eine geringere astrozytäre Expression von NMDA Rezeptoren nahe legt. Schlussfolgerungen: Nukleotide vergrößern das Zeitfenster für neuroprotektive Interventionen unter exzitotoxischem Stress und Ischämie.