Gezielte molekulare Bildgebung zur Steuerung der Reparatur nach ischämischem Insult: Fokus auf die frühe Antwort der Herz-Hirn Achse zur Prävention eines späteren Verlustes von kardialer und kognitiver Funktion

• Antragsteller: Professor Dr. James Thackeray, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Radiologie ; Kardiologie, Angiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458617784

Herz und Hirn formen eine voneinander abhängige, symbiotische Einheit. Ein ischämischer Insult kann nicht nur schwere Auswirkungen auf das geschädigte Organ haben, sondern auch auf das andere, nicht direkt betroffene Organ. Klinische Beobachtungen zeigen, dass die Inzidenz von kognitiven Einschränkungen nach Myokardinfarkt erhöht ist. Weiterführende Studien haben außerdem gezeigt, dass ein Myokardinfarkt nicht nur eine Entzündungsreaktion im Myokard, sondern auch eine Neuroinflammation induziert. Das kann zu einer progressiven Neurodegeneration und späteren kognitiven Einschränkungen beitragen. Ein dynamisches, inflammatorisches Netzwerk zwischen Herz und Hirn reagiert akut auf einen ischämischen Insult und beeinflusst die spätere Funktion beider Organe. Dieses Netzwerk soll im vorliegenden Projekt mittels longitudinaler, nicht-invasiver, molekularer Ganzkörper-Bildgebung charakterisiert werden. So sollen nicht nur mechanistische Einblicke in die zeitlichen Abläufe nach ischämischem Gewebsschaden gewonnen werden, sondern es soll auch ein Konzept zur gezielten, bildgebungsgesteuerten reparativen Therapie erarbeitet werden. Eine solche zielgerichtete Therapie soll die lokale entzündliche Gewebsreaktion so modifizieren, dass sie den Übergang von einer pro-inflammatorischen hin zu einer reparativen Leukozytenpopulation unterstützt, oder eine Mobilisation von ungünstigen Zellpopulationen aus den hämatopoetischen Organen verhindert. Nur ein präzises Timing einer solchen Intervention kann zu einer Balance zwischen vorteilhafter und schädlicher Inflammation führen. Unsere Hypothese ist, dass die molekulare Bildgebung den zeitlichen Verlauf der Aktivität von schädlichen Leukozyten-Populationen nach Myokardinfarkt darstellt und somit spezifische anti-inflammatorische Behandlungen zum Höhepunkt dieser schädlichen Zellinfiltration leiten kann. Hierdurch wird die Schädigung des betroffenen Organs und von anderen Organen begrenzt, was zu einer verbesserten Funktion von Herz und Hirn im weiteren Verlauf führt. Die Ziele dieses Projektes sind i) die bildgebungs-gesteuerte Definition des zeitlichen Verlaufs der Inflammation in Herz und Hirn nach Myokardinfarkt in Mäusen und deren Zusammenhang mit späterer Herzfunktion und den durch Verhaltenstests bestimmten kognitiven Fähigkeiten; ii) die Analyse der zellulären Basis des Bildgebungssignals in Herz und Hirn durch molekulare Bildgebung in gewebespezifischen Knockout-Mäusen und durch Zelltracking; iii) die Untersuchung des Beitrages verschiedener Leukozyten-Subpopulationen zur Inflammation in Herz und Hirn, zum tieferen Verständnis der Kommunikation beider Organe; sowie iv) die Anwendung des durch Bildgebung bestimmten, zeitlichen Verlaufs der schädlichen inflammatorischen Reaktion in beiden Organen zur gezielten Steuerung von immun-modulatorischen Therapien und zur Verbesserung der späteren Funktion von Herz und Hirn.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen