Molecular mechanisms and long term effect of alkylglycerol-mediated blood-brain barrier opening on brain endothelial cells

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Die Blut-Hirn Schranke (BHS) begrenzt die Medikamentpenetration ins Gehirn und erschwert so die effektive Behandlung von Krankheiten des Zentralen Nervensystems. Intraarterielle Injektion kurzkettiger Alkylglycerine (AGs) öffnet die BHS bei Nagern in vivo reversibel und erhöht den Durchtritt von Molekülen ins Gehirnparenchym. Unsere in vitro Experimente mit primären Hirnendothelzellen demonstrieren, dass 1-O-Pentylgycerin- und 2-O-Hexyldiglycerin- Behandlung die transendotheliale elektrische Resistenz signifikant erniedrigt und die transendotheliale Permeabilität steigert. Ziel dieses Antrags ist die Beleuchtung des der AG-vermittelten BHS-Modulation zugrundeliegenden Mechanismus und ihres Effekts auf primäre Gehirnendothelzellen. Der Focus liegt dabei auf (i) möglichen Änderungen der Genexpression, ermittelt durch DNA Microarrays und validiert durch real-time PCR, Western Blot Analysen und pharmakologischen Inhibitoren; (ii) Integrität der parazellulären – Tight Junction basierten – als auch transzellulären – Transportprotein und Vesikeltransport basierten – Permeationswegen, analysiert durch Immunfärbungen, Elektronenmikroskopie und Protein-Protein Interaktionsstudien. Die Ergebnisse werden mit denen von Mannitol- oder Bradikinin B2 Rezeptor Antagonist- behandelten Zellen Verglichen, Medikamenten zur Öffnung der BHS, die schon im klinischen Einsatz sind. Dieses Projekt wird Einsichten in die Regulation der BHS geben und Klinikern in einer klinischen Studie den spezifischen Einsatz der AGs zur Erhöhung der Medikamentkonzentration im Gehirn ermöglichen.