Hämoglobin-abhängige Mechanismen der neurovaskulären Kopplung des Gehirns

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Moderne funktionelle Hirnbildgebung beruht auf der engen räumlichen und zeitlichen Beziehung zwischen metabolischer Aktivität und regionalem Blutfluss. Mediatoren und Mechanismen dieser sog. neurovaskulären Kopplung sind trotz intensiver Forschung nach wie vor unklar. Wir wollen hier die umschriebene Frage klären, ob im Gehirn über die Deoxygenierung von Hämoglobin (Hb) und damit Sauerstoffmetabolismus-abhängig eine lokale Anpassung der Durchblutung an die metabolischen Erfordernisse erfolgt. In extrazerebralen Geweben wurden folgende Regulationsmechanismen, die auf der Hb-Deoxygenierung bei erhöhtem Sauerstoffbedarf beruhen, postuliert: 1) Bei Sauerstoffabgabe von Hb kommt es zu einer Freisetzung von am Hb gebundenem Stickstoffmonoxid (NO), welches die Gefäße erweitert und so die Sauerstoffzufuhr erhöht. 2) Deoxy-Hb besitzt Nitrit-Reduktase Aktivität, Nitrit Reduktion führt ebenfalls zu einer lokalen NO Freisetzung und Vasodilatation. 3) Hb- Deoxygenierung geht mit Freisetzung von ATP aus Erythrozyten einher, welches ebenfalls vasodilatatorisch wirkt. Diese Mechanismen, welche derzeit in der H[WUDzerebralen vaskulären Physiologie intensiv und kontrovers diskutiert werden, könnten auch für die Durchblutungsregulation des Gehirns hoch relevant sein, es liegen hierzu jedoch noch keine Befunde vor, weshalb wir die Rolle von Hb-Deoxygenierungs-abhängigen Durchblutungs-Regulationsmechanismen im Gehirn systematisch untersuchen wollen. Dabei bedienen wir uns der Verhinderung der Deoxygenierung des Hb durch hyperbare Hyperoxygenierung während funktioneller Stimulation. Stimulationsparadigmen an anästhesierten Ratten werden somatosensorische Stimulation sowie Spreading Depression sein, wobei elektrophysiologische Parameter, lokaler zerebraler Blutfluss und Hb-Oxygenierung gemessen werden.