Tempo- und räumliche Muster von Kv1.1 und Kv1.2 Protein- und Genexpression in der weißen Substanz des Rückenmarks nach akuter und chronischer Rückenmarksverletzung bei Ratten: Implikationen für die axonale Pathophysiologie nach Neurotrauma

Nach einer Rückenmarksverletzung (SCI) zeigen überlebende weiße Substanz-Axone axonale Dysfunktion, die mit Demyelinisierung und veränderter K+-Kanalaktivität verbunden ist. Um die molekulare Basis der posttraumatischen axonalen Pathophysiologie nach SCI zu klären, untersuchten wir die Veränderungen in der Expression und Verteilung der axonalen K+-Kanal-Untereinheiten Kv1.1 und Kv1.2 in der weißen Substanz des Rückenmarks nach in vivo SCI bei der Ratte. Mit Hilfe von Western-Blot-Analyse fanden wir eine erhöhte Expression von Kv1.1 und Kv1.2 2 und 6 Wochen nach SCI. Durch Echtzeit-PCR beobachteten wir einen Anstieg der mRNA-Spiegel von Kv1.1 und Kv1.2 1 Tag nach SCI, der bis 6 Wochen anhielt. Die konfokale Immunhistochemie zeigte eine deutlich disperse Markierung von Kv1.1 und Kv1.2 entlang der geschädigten Axone, im Gegensatz zu der engen Lokalisation dieser Kanäle an den Juxtaparanoden nicht geschädigter Axone. Diese Umverteilung von Kv1.1 und Kv1.2 trat bereits 1 Stunde nach der Verletzung entlang einiger geschädigter Axone auf und hielt bis 6 Wochen nach der Verletzung an. Parallel zur Umverteilung von Kv1.1 und Kv1.2 zeigte das kontaktinassoziierte Protein (Caspr), das normalerweise auf einen paranodalen Standort beschränkt ist, ebenfalls eine diffusere Verteilung entlang der geschädigten Rückenmark-Axone. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die erhöhte Expression der Kv1.1- und Kv1.2-Proteine transkriptionell reguliert wird. Im Gegensatz dazu erfolgt die Umverteilung der axialen K+-Kanal-Untereinheiten sehr früh nach der Verletzung und spiegelt wahrscheinlich eine Störung der juxta-paranodalen axonalen Region aufgrund physischer Traumata wider, was durch die veränderte Lokalisation von Caspr gezeigt wird.