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The ubiquitous volume-regulated anion channels (VRACs), which are composed of LRRC8 proteins, facilitate cell volume homeostasis, and contribute to many other physiological processes. Prior studies demonstrated that treatment with non-specific VRAC blockers, or brain-specific deletion of the essential VRAC subunit LRRC8A, are highly protective in rodent stroke. In this work, we tested the widely accepted idea that harmful effects of VRACs in the brain are mediated by pathological release of the excitatory transmitter glutamate. We used two molecular genetic strategies to ablate LRRC8A expression in either brain astrocytes only (inducible deletion ofLrrc8aflox/floxwithAldh1l1CreERT2) or the majority of brain cells (neurons, astrocytes, and oligodendrocytes withNestinCre). To produce stroke, genetically modified mice were subjected to a 40-minute occlusion of the middle cerebral artery. The inducible deletion of astrocytic LRRC8A yielded no histological or behavioral protection. In contrast, the brain-wide LRRC8A knockout reduced ischemic infarction by ~50% in both heterozygotes (Het) and the fullLrrc8aknockout (KO) as compared to the controlLrrc8aflox/+genotype. However, despite identical brain damage, Het and KO mice dramatically differed in their VRAC activities. Het mice had full swelling-activated glutamate release, while KO animals showed its virtual absence. These new findings refute the notion that VRAC-mediated glutamate release plays significant role in ischemic brain injury.

This is a pre-registration of research design for the subproject exploring if tamoxifen is neuroprotective in a mouse MCAO model of stroke

In this arm of our study, we will test the HYPOTHESIS that inducible elimination of the LRRC8A subunit of VRAC in astrocytes protects mouse brain against ischemic damage caused by transient occlusion of the middle cerebral artery.

This registration describes experimental design for one ARM of the study exploring the role of volume regulated anion channel (VRAC) in a mouse model of stroke. In this arm we will test the neuroprotective effects of the brain-wide conditional knockout of Lrrc8a (Nestin-Cre-driven deletion)

This is a revised version of the previously registered manuscript https://osf.io/wcd2n

Emerging evidence in the last decade points out an association between stress, depression and stroke. Clinical studies report that a considerable portion of stroke survivors develop depression after stroke. Also, an increasing number of clinical case-control studies indicate an association between stress levels and ischemic stroke. Experimental studies focusing on the bi-directional interaction between stroke and stress as well as depression are crucial to better understand the pathophysiology of stroke and depression. This PhD work focuses on three separate projects that investigate the nature and mechanisms of this relationship. In study 1 the effects of 30 minutes left and right middle cerebral artery occlusion (MCAo) on mouse “anxiety”-like and “depression”-like behavior were evaluated. Left MCAo but not right MCAo led to chronic depression and anxiety-like behavior; citalopram treatment was shown to reverse these effects. 30 min MCAo caused significant and chronic reduction of striatal dopamine (DA) levels. Striatal DA loss was normalized to a large degree by citalopram treatment. Further histological analysis revealed a significant loss of dopaminergic neurons in ipsilateral ventral tegmental area (VTA) and Substantio Nigra (SN), as assessed by Tyrosine Hydroxylase (TH) immunostaining and NeuN-immunostaining. Cell loss in SN and VTA, and effects of MCAo were also significantly attenuated by citalopram treatment. Our study indicate that it is possible to model Post stroke depression in mouse models and provide interesting findings regarding the possible mechanisms that result in the observed changes, such as sustained depletion of dopamine. Study 2 and 3 investigate the effects of chronic stress on stroke outcome, endothelial function and oxidative stress load. Over the course of four weeks animals were exposed to a chronic stress procedure. Animals of the treatment group were given the I(f)-channel inhibitor ivabradine or glucocorticoid antagonist mifepristone. In both studies stress exposure increased adrenal gland weight, overall corticosterone levels and increased the lesion size after MCAo. Heart rate was both acutely and chronically elevated in the stressed mice. Both studies confirmed that chronic stress exposure impairs endothelium function and down regulates eNOS mRNA levels in the brain and aorta along with increasing the markers of oxidative stress. Both Ivabradine and mifepristone treatment reduced lesion size, normalized endothelial dysfunction and reduced oxidative burden. Both studies indicate that a significant reduction in endothelial function along with markedly increased oxidative stress may be a possible pathway by which stress can facilitate stroke., Neu entdeckte Anzeichen im letzten Jahrzehnt weisen auf einen Zusammenhang von Stress, Depression und Schlaganfällen hin. Klinische Studien berichten, dass ein erheblicher Teil von Schlaganfall-Überlebenden im Anschluss Depressionen entwickeln. Außerdem zeigt eine zunehmende Anzahl von klinischen Fall- Kontroll-Studien einen Zusammenhang zwischen Stress und Schlaganfällen. Experimentelle Studien über die bidirektionale Interaktion zwischen Schlaganfällen und Stress als auch Depression sind ausschlaggebend zum Verständnis der Pathophysiologie von Stress und Depression. Diese Doktorarbeit konzentriert sich auf drei separate Projekte, welche die Natur und Mechanismen dieser Beziehung untersucht. In Studie 1 wurden die Effekte von 30 Minuten linken und rechten Verschluss der mittleren Zerebralarterie (MCAo) von "Angst" und "Depression" ähnlichem Verhalten an einer Maus ausgewertet. Nur die Linke MCAo führte zu chronischer Depression und ängstlichem Verhalten, eine Behandlung mit Citalopram hat den Effekt umgekehrt. 30 Minuten MCAo verursachte eine erhebliche und chronische Reduzierung des striatalen Dopaminspiegels (DA). Striataler DA Verlust wurde zum größten Teil durch die Behandlung mit Citalopram normalisiert. Eine weitere histologische Analyse zeigte einen großen Verlust von dopaminergen Neuronen im ipsilateralen ventralen tegmentalen Bereich, bewertet durch Tyrosinhydroxylase (TH) Immunfärbung und NeuN-Immunfärbung. Der Zellverlust in SN und VTA und die Effekte der MCAo wurden durch die Behandlung mit Citalopram erheblich geschwächt. Unsere Studie zeigt, dass es möglich ist Depression nach einem Schlaganfall in einem Mausmodell zu simulieren und eröffnete uns interessante Erkenntnisse über die möglichen Mechanismen, die in den beobachteten Veränderungen wie anhaltende Erschöpfung von Dopamin entstehen. Studie 2 und 3 untersuchen die Effekte von chronischem Stress auf einen Schlaganfall, Endothelfunktion und oxidative Stressbelastung. Über einen Zeitraum von vier Wochen wurden Tiere einer Prozedur von chronischem Stress ausgesetzt. Den Tieren in der Behandlungsgruppe wurden If-Kanal-Hemmer Ivabradin oder Glucocorticoide Antagonist Mifepristone verabreicht. In beiden Studien erhöhte Stress-Belastung das Gewischt der Nebenniere, den allgemeinen Corticosteron Spiegel und die Läsionsgröße nach der MCAo. Die Herzfrequenz der gestressten Mäuse war akut und chronisch erhöht. Beide Studien bestätigen, dass chronischer Stress die Endothelfunktion beeinträchtigt und die eNOS mRNA Spiegel im Gehirn und der Aorta herunterregelt und gleichzeitig die Marker für oxiditativen Stress erhöht. Die Behandlungen mit Ivabradin und Mifepristone reduzierten beide die Läsionsgröße, normalisierten die Endothelfunktion und reduzierten die oxidative Belastung. Beide Studien weisen darauf hin, dass eine erhebliche Reduzierung der Endothelfunktion zusammen mit deutlich erhöhtem oxidativen Stress zu einem Schlaganfall führen kann.