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Alle lebenden Organismen sind in der Lage, sich an den re-gelmäßigen Wechsel von Licht und Dunkelheit und den zeitli-che Veränderungen im Takt der Jahreszeiten anzupassen. Die-se Synchronisierung der Aktivitäts- und Ruhephasen, sowie von physiologischen Stoffwechselprozessen an die vorgegebe-nen tageszeitlichen und saisonalen Zyklen findet beim Säu-getier in der inneren Uhr im Nucleus Suprachiasmaticus (SCN) statt. Das Licht, als wichtigster Zeitgeber für die Synchronisation der inneren Uhr, findet Eingang zum SCN über die Retina und den retinohypothalamischen Trakt (RTH), der Glutamat als Neurotransmitter nutzt. Ist dieses System fehlerhaft, führt dies zu Störung der oben beschriebenen Anpassungsprozesse. Dies hat eine gestörte Homöostase des Organismus zu Folge, aus denen sich wiederum Veränderungen im Tag/Nacht- Rhythmus, Schlafstörungen und depressive Ver-stimmungen ergeben können. Die genannten Symptome decken sich mit den Frühsymptomen den neurodegenerativen Erkran-kung Morbus Parkinson. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Störungen im photoneu-roendokrinen System, insbesondere Veränderungen in der Re-tina an den photosensitiven Ganglienzellen mit dem Photo-pigment Melanopsin und dem SCN bei transgene Mäuse mit dem humanen alpha-Synuclein zu untersuchen. Hierbei wurden transgene Mäuse mit dem gesunden humanen alpha-Synuclein (Wildtyp) und transgene Mäuse mit der für Parkinson spezi-fischen Mutation im alpha-Synuclein Ala53Thr (A53T) vergli-chen. Die immunochemischen Untersuchungen an Retina und SCN zei-gen einen signifikanten Anstieg der alpha-Synuclein Immun-reaktion bei der A53T Maus im Vergleich zum Wildtyp. Parallel dazu wurden Unterschiede in Bezug auf das Photo-pigment Melanopsin zwischen den beiden Gruppen untersucht. Melanopsin ist lichtsensitiv und trägt, durch Übermittlung der aktuellen Lichtverhältnisse über den retinohypothalami-schen Trakt zum SCN, zur Synchronisation der circadianen Rhythmik bei. Durch den in dieser Arbeit nachgewiesene Me-lanopsindefizit und des deutlich reduzierten Vglut2 im hy-pothalamischen Trakt der A53T Maus lässt sich die Hypothese ableiten, dass möglicherweise die Überexpression des mu-tierten alpha-Synuclein in der Retina einen Untergang von melanopsinhaltigen Ganglienzellen herbeiführt und dadurch die Synchronisation der inneren Uhr durch Licht gestört ist. Diese Hypothese wird durch die Aktivitätsprofile ge-stützt, die durch die Aufzeichnung der lokomotorischen Ak-tivität der Tiere erstellt wurden. Da in beiden Gruppen unter Dauerdunkel (DD) ein endogener zirkadianer Rhythmus beobachtet werden konnte, lässt dies auf die Funktionstüchtigkeit der inneren Uhr im SCN schlie-ßen. Im anschließenden Versuch die endogene Rhythmik an exogenen Reize anzupassen, zeigte sich bei dem A53T Stamm eine fehlende Synchronisierung an vorgegebene Lichtverhält-nisse mit gesteigerter Tagaktivität und reduzierten Schlaf-phasen. Somit trägt der fehlerhaft verarbeitete Lichtreiz bei A53T Mutanten zur Destabilisierung des zirkadianen Rhythmus der Lokomotion bei. Trotz des gestörten glutama-tergen Signalweges im retinohypothalamischen Trakt konnten keine Unterschiede in der Expression der Homerproteine zwi-schen Wildtyp und A53T unter Standard-Photoperiode und nach Schlafdeprivation nachgewiesen werden. Die vorliegenden Befunde liefern Erkenntnisse zur Entste-hung der Frühsymptome bei Morbus Parkinson. Dies könnte neue Ansatzpunkte für die Therapie und Linderung von Schlafstörungen sowie Veränderungen im Tag/Nachtrhythmus liefern.

The endocannabinoids (EC), their synthetizing and metabolizing enzymes, and the cannabinoid (CB) receptors comprise the endocannabinoid system (ECS) that has been detected by Yasuo et al. (2010) in rodent and human brain areas essential for circadian rhythmic control and hormone secretion. The EC are secreted in the pars tuberalis formation (PT) of the pituitary gland and unfold their effect as ligands on cannabinoid receptors type 1 (CB1) in the pars distalis (PD). The CB1 is mostly expressed on folliculo-stellate (fs) cells of the PD. The fs cells execute regulative and supportive functions to adjacent hormone-producing cells (Allaerts and Venkelecom, 2005; Mitsuishi et al., 2013). The lipid and calcium binding protein Annexin A1 (Anx A1) and the cell membrane permeable compound nitric oxide (NO) have been detected in the fs cells (Woods et al., 1990; Devnath and Inoue, 2008). There are published findings indicating strong influence of Anx A1 and NO on hormone production (Taylor et al. 1993; Venkelecom et al, 1997). The hypothesis of this study is that the EC influence hormonal secretion by acting upon CB1 receptors on fs cells and thus activating or inhibiting Anx A1 and NO that directly affect adjacent glandular cells. Prevalently cell models were used to carry out the experimental work. The TtT/GF and Tpit/F1 cell lines represent the fs cells, the AtT20/D16v stand for the ACTH-producing corticotroph (C) cells, and GH4C1 for the PRL-producing lactotroph (L) cells. Whenever comparison with an integrity model was possible tissue from C3H mice was used. Chemoluminescent and photometrical detection, enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), fluorescence-activated cell sorting (FACS), immunoblot (IB), immunocyto- and immunohisto-chemical analysis (ICC, IHC), in situ hybridization (ISH), and (q) PCR methods were used as assaying tools to investigate CB1, Anx A1, the Anx A1 receptor - Fpr-rs1, NO, ACTH, and PRL. CB1 was detected on the fs, C, and L cell models. The presence of fatty acid amide hydrolase (FAAH, an EC degrading enzyme) was confirmed in the fs cells. Incubations of the fs cells with CB1 agonists (2-AG, AEA, WIN) and antagonist (otenabant) were performed and resulting increase of Anx A1, and inhibition of NO were detected. Anx A1 binding sites, known as formyl peptide like receptor – related sequence 1 (Fpr-rs1) were identified on the C and L cells. The hormone-producing cells were treated with a 2-AG, Anx A1, and NO and the resulting changes in the levels of ACTH and PRL were detected. Anx A1 acted stimulatory on ACTH in the C AtT20/D16v cell and inhibitory on PRL in the L GH4C1 cell. NO inhibited both ACTH and PRL release. Additional analysis of the levels of expression of mRNA for Anx A1 and Fpr-rs1 in murine PD tissue demonstrated that while the expression of the first was not influenced by time, the expression of the latter was activated during the subjective day. The here presented study shows that EC influence the ACTH release stimulatory through activating Anx A1 and inhibiting NO. As for PRL, the EC unfold an inhibition through activating Anx A1, and stimulation through inhibiting NO. A clear regulatory linkeage between the EC and ACTH and PRL control is revealed, involving the fs cells with possible time-dependence.

Die ersten Schritte der kortikalen Verarbeitung audtorischer Information im Menschen erfolgen im Gyrus temporalis superior (GTS) sowie im Planum temporale. Durch anatomische, neuropsychologische und bildgebende Verfahren konnte gezeigt werden, daß die auditorische Verarbeitung in dieser Hirnregion in verschiedenen umschriebenen Arealen stattfindet. Für ein besseres Verständnis der neuronalen Prozesse, die der höheren auditorischen Signalverarbeitung zugrunde liegen ist es wichtig, die anatomischen Verbindungsmuster zwischen diesen verschiedenen Arealen zu untersuchen. Daher wurden in der vorliegenden Arbeit mithilfe der postmortem anwendbaren Carbocyaninfarbstoffe DiI und DiA in 10 menschlichen Temporalkortices neuronale Verbindungen zwischen verschiedenen Arealen des auditorischen Systems untersucht. Kortikale Injektionen mit diesen Farbstoffen erfolgten u.a. in den Heschlschen Gyrus, als Sitz des primären auditorischen Kortex (PAC), in das Planum temporale sowie in den Gyrus temporalis superior. Nach einer Inkubationszeit von mehreren Monaten wurden anhand von Serienschnitten kortiko-kortikale Verbindungen mittels Fluoreszenzmikroskopie identifiziert und rekonstruiert. Es konnten dabei folgende Verbindungsmuster identifiziert werden: Zwischen dem primären auditorischen Areal TC und den angrenzenden sekundären auditorischen Arealen TB und TD konnten reziproke Verbindungen nachgewiesen werden. Ebenso konnten reziproke Verbindungen zwischen dem sekundären auditorischen Areal TB und den angrenzenden tertiären auditorischen Arealen TA1 und TA2 dargestellt werden. Ferner zeigte sich eine reziproke kortiko-kortikale Verbindung zwischen medial und lateral auf dem Heschlschen Gyrus gelegenen Unterarealen innerhalb des primären auditorischen Areals TC, was für eine funktionelle Unterteilung des PAC in mindestens zwei separate Areale spricht. Eine weitere Verbindung konnte zwischen dem tertiären auditorischen Areal TA2 und dem PAC (TC) nachgewiesen werden. Diese Verbindung war nicht reziprok, sondern stellte sich als reine Rückprojektion in das primäre auditorische Areal TC dar. Querverbindungen zwischen anterioren und posterioren Abschnitten von TB sowie Verbindungen zwischen TA1 und TA2 liessen sich nicht nachweisen. Eine Auswertung der verschiedenen Verbindungen bezüglich ihrer hierarchischen Eigenschaften legte eine Organisation des kortikalen auditorischen Systems nahe, in dem die unterste hierarchische Stufe durch den PAC (Area TC) gebildet wird. Die angrenzenden sekundären auditorischen Areale TB und TD nehmen die nächste hierarchische Stufe ein, die tertiären auditorischen Areale TA1 und TA2 auf dem GTS stellen die höchste hierarchische Stufe in diesem System dar. Aufgrund der fehlenden lateralen Verbindungen zwischen den sekundären und tertiären Arealen kann vermutet werden, daß das kortikale auditorische System aus mindestens zwei parallelen Pfaden aufgebaut ist, in denen seriell Areale auf verschiedenen hierarchischen Ebenen miteinander verbunden sind. Diese Ergebnisse legen nahe, daß auch im auditorischen System des Menschen eiine ähnliche parallele Grundstruktur vorliegt, wie sie bereits im visuellen System von Primaten gefunden wurde. Die funktionelle Bedeutung dieser verschiedenen Verarbeitungspfade sollte in zukünftigen Studien weiter aufgeklärt weden.

Neben den Phytocannabinoiden und synthetischen Cannabinoiden exisitieren bei Säugetieren und Menschen endogene Cannabinoide (EC). Diese lipophilen Signalstoffe sind vorwiegend im ZNS und Immunsystem aktiv. Heute werden den EC vermehrt neuroprotektive Eigenschaften zugewiesen. Mit den Cannabinoid (CB)1- und -2-Rezeptoren wurden bisher zwei dem endogenen Cannabinoidsystem (ECS) zugehörige Rezeptoren kloniert. Pharmakologische Untersuchungen an CB1- und -2-Rezeptor defizienten Mäusen weisen jedoch auf noch weitere bisher nicht klonierte Rezeptoren hin. Zu den bekanntesten im ZNS selbst synthetisierten und gezielt freigesetzten Liganden für die CB Rezeptoren zählen Arachidonylethanolamin (AEA), 2-Arachidonylglycerin (2-AG) und Palmitylethanolamin (PEA). Deren Mengen steigen z.B. nach einer traumatischen Schädigung deutlich an. Die postulierte Neuroprotektion der EC erfolgt wahrscheinlich über eine Reduktion der glutamatergen Neurotransmission. Darüber hinaus kommt es auch in Mikrogliazellen und Astrozyten zur Cannabinoid induzierten Aktivierung intrazellulärer Signalkaskaden, wodurch Produktion und Freisetzung von proinflammatorischen Substanzen wie TNF-alpha vermindert werden. Im vorliegenden Projekt sollten die den Phytocannabinoiden (THC) und den EC zugewiesenen neuroprotektiven Eigenschaften am Modellsystem der organotypischen hippokampalen Schnittkultur (OHSC) nach einer exzitotoxischen Läsion vergleichend untersucht werden. Dazu wurden OHSC von 8 Tage alten Ratten hergestellt und durch Applikation von N-Methyl-D-Aspartat (NMDA) exzitotoxisch geschädigt. Exzitotoxische Läsionen zeichnen sich durch einen massiven Neuronenverlust sowie durch die Aktivierung von Mikrogliazellen und Astrozyten aus. Die Anzahl der zerstörten Körnerzellen im Gyrus dentatus (GD) des Hippokampus wurde als Maß für die Bestimmung des neuronalen Schadens angesehen. Weiterhin wurde die Anzahl der aktivierten Mikrogliazellen im Bereich der Körnerzellschicht quantitativ bestimmt. Dann sollte geprüft werden, ob die eingesetzten Cannabinoide die Anzahl aktivierter Mikrogliazellen reduzieren und ob sich eine Reduktion der Mikrogliazellen positiv auf das Überleben der Neurone auswirkt. Ungeschädigte und NMDA geschädigte OHSC wurden mit unterschiedlichen Konzentrationen von THC, AEA, 2-AG oder PEA behandelt. Durch Zugabe von Propidiumiodid (PI) wurden die degenerierten Neurone markiert (PI+-Neurone). Mit Hilfe von FITC-konjugiertem Griffonia simplicifolia Isolektin B4 (IB4+) wurden die Mikrogliazellen dargestellt und die OHSC abschließend mit einem konfokalen Laserscanning Mikroskop analysiert. Es folgten weitere Versuche, bei denen verschiedene synthetische Agonisten/Antagonisten von CB-Rezeptoren verwendet wurden, um die möglicherweise an neuroprotektiven Prozessen beteiligten CB-Rezeptoren zu identifizieren. Um die mögliche Beteiligung des CB1- und -2-Rezeptors zu beleuchten, kamen die Antagonisten AM251 und AM630 zum Einsatz. Die Beteiligung von bisher nur pharmakologisch identifizierten CB-Rezeptoren, wie dem WIN- oder dem abnormalen (abn) Cannabidiol-Rezeptor, wurde mit Hilfe des Agonisten WIN und des Antagonisten Capsazepin für den WIN-Rezeptor, oder, im Falle des abn Cannabidiol Rezeptors, mit Hilfe der Agonisten abn Cannabidiol und 2-AG sowie der Antagonisten O-1918 und Cannabidiol untersucht. In ungeschädigten OHSC waren in der KZS des GD nahezu keine PI+-Neurone und nur sehr wenige IB4+-, ramifizierte Mikrogliazellen nachweisbar. Nach NMDA-Schädigung stieg die Zahl der PI+-Neurone und der IB4+-, amöboiden Mikrogliazellen massiv an. Die aktivierten Mikrogliazellen akkumulierten vorwiegend an Stellen höchster neuronaler Schädigung. Im Vergleich zu ausschließlich mit NMDA-behandelten OHSC verursachte das Phytocannabinoid THC eine konzentrationsabhängige numerische Reduktion der IB4+-Mikrogliazellen. Die Anzahl der PI+-Neurone wurde hingegen nicht beeinflusst. Alle verwendeten Endocannabinoide (AEA, 2-AG, PEA) reduzierten die Anzahl der IB4+-Mikrogliazellen. Darüber hinaus war die Zahl der PI+-Neurone nach Gabe von 2-AG und PEA im Sinne eines neuroprotektiven Effektes deutlich vermindert, wohingegen AEA keine neuroprotektiven Eigenschaften besaß. Die synthetischen CB-Rezeptor-Agonisten WIN und abn Cannabidiol reduzierten die Anzahl der IB4+-Mikrogliazellen und PI+-Neurone ebenfalls deutlich. Der Einsatz der oben beschriebenen Antagonisten ergab, dass die THC-induzierte Reduktion der IB4+-Mikrogliazellen durch den CB2-Rezeptor Antagonisten AM630 aufgehoben wurde, was auf eine Beteiligung des CB2-Rezeptors hindeutet. Die 2-AG-induzierte Reduktion der IB4+-Mikrogliazellen wurde durch die abn-Cannabidiol-Rezeptor-Antagonisten O-1918 und Cannabidiol gehemmt. Der 2-AG vermittelte neuroprotektive Effekt wurde ebenfalls durch O-1918 und Cannabidiol aufgehoben. Beide Antagonisten hoben auch die abn-Cannabidiol-induzierte Reduktion der IB4+-Mikrogliazellen und die abn-Cannabidiol-induzierte Neuroprotektion auf. Die am Modellsystem der OHSC durchgeführten Versuche zeigen deutlich, dass die verwendeten Cannabinoide nach einer exzitotoxischen Schädigung einen unterschiedlichen Einfluss auf die Anzahl aktivierter Mikrogliazellen und die Zahl degenerierender Neurone ausüben. Sie belegen ferner, dass eine Reduktion der Anzahl aktivierter Mikrogliazellen sich nicht per se neuroprotektiv auszuwirken scheint. Daher ist festzustellen, dass ein Zusammenspiel verschiedenartiger CB-Rezeptortypen auf der einen und unterschiedlicher Zelltypen auf der anderen Seite beim Mechanismus der Neuroprotektion stattfindet. In unseren Untersuchungen erwiesen sich THC und AEA als nicht neuroprotektiv, obwohl für beide Substanzen in der Literatur solche Effekte unter In-vivo-Bedingungen beschrieben wurden. Die Diskrepanz zwischen 2-AG und PEA auf der einen Seite und AEA und THC auf der anderen Seite in unserem Modellsystem ließe sich eventuell dadurch erklären, dass in der OHSC keine immunkompetenten Blutzellen vorhanden sind, die möglicherweise ein wichtiges Element im Zusammenspiel verschiedener Zelltypen bei der Neuroprotektion unter In- vivo-Bedingungen darstellen. Um diese Hypothese zu überprüfen, haben wir OHSC mit isolierten Milzmakrophagen inkubiert, um so aus der Blutbahn einwandernde immunkompetente Zellen zu simulieren. Die Ergebnisse dieser Experimente belegen, dass Milzmakrophagen tatsächlich zum Ort höchster neuronaler Schädigung in der OHSC migrieren und bei Anwesenheit dieser Milzkakrophagen sowohl AEA als auch THC neuroprotektiv sind. Schließlich wurde mit primären Kulturen von Mikroglialzellen und Astrozyten untersucht, ob Cannabinoide die Lipopolysaccharid (LPS) induzierte Freisetzung von proinflammatorischen Substanzen beeinflussen. Diesbezüglich wurde die Konzentrationen des Zytokins TNF-alpha im Kulturüberstand mittels ELISA bestimmt. Es zeigte sich, dass die eingesetzten Cannabinoide die Freisetzung von TNF-alpha äußerst differenziert regulieren. Zusammenfassend ist festzustellen, dass in der vorliegenden Arbeit interessante und neue Befunde zur neuroprotektiven Wirkung von Cannabinoiden erhoben wurden. Diese Daten werden sicherlich eine breite Ausgangsbasis für zukünftige Untersuchungen bieten, in denen die weitere Analyse des komplexen Zusammenspiels zwischen verschiedenen CB-Rezeptoren und unterschiedlichen Zelltypen des ZNS bei der Cannabinoid-vermittelten Neuroprotektion erfolgen wird.

In der vorliegenden Arbeit wird der Versuch unternommen, die nach einer Herniotomie erforderliche körperliche Schonung Evidenzbasiert zu bewerten. Da die Herniotomie in Deutschland (mit derzeit etwa 200.000-250.000 Operationen pro Jahr) und anderen Ländern zu den häufigsten chirurgischen Eingriffen zählt, sind die sozioökonomischen Folgen entsprechender Empfehlungen beträchtlich; gleichzeitig hat die Ablösung der direkten Hernienreparation durch Netzplastiken zu einer deutlichen Senkung des Rezidivrisikos geführt, so dass eine Neubewertung der Frage der körperlichen Schonung erforderlich scheint. In Ermangelung aktueller Studien mit der körperlichen Schonung als Hauptfragestellung ist eine Evidenzbasierte Bewertung im engeren Sinne unmöglich; dennoch ist das vorliegende Material ausreichend, um eine Empfehlung zu entwickeln. Nach dem aktuellen Stand der Literatur ist eine chirurgisch korrekt und sachgemäß ausgeführte Netzplastik – unabhängig von der Frage des offenen oder minimal invasiven Zugangs – unmittelbar postoperativ belastungsstabil, so dass der Schmerz den einzigen rationalen limitierenden Faktor der körperlichen Belastung nach Herniotomie darstellt. Wünscht ein Patient eine frühe Rehabilitation, spricht nichts dagegen, ihm diese durch großzügige Verabreichung von Analgetika zu erleichtern; eine Krankschreibung über den Abschluss der Wundheilung hinaus ist weder notwendig noch sinnvoll. Ein Zusammenhang des Rezidivrisikos mit dem Zeitpunkt der Aufnahme körperlicher Aktivitäten oder der Berufstätigkeit ist weder für Netzplastiken noch die früher üblichen direkten Rekonstruktionsverfahren nachgewiesen worden und ist nach der vorliegenden Literatur äußerst unwahrscheinlich; dennoch wird ein Studiendesign vorgeschlagen, mit dem diese Frage abschließend geklärt werden kann. Die praktischen Schonungsfristen und auch die von den Hausärzten gegebenen Empfehlungen sind derzeit noch sehr uneinheitlich und tendenziell viel zu lang, was derzeit in Deutschland geschätzte Mehrkosten von mehreren 100 Millionen € verursacht. Um dem abzuhelfen, ist eine Erarbeitung entsprechender Richtlinien durch die chirurgischwissenschaftlichen Fachgesellschaften und deren breite und intensive Kommunikation bei Hausärzten und Patienten erforderlich.