MS News

Tatort Blut‐Hirn‐Schranke

21.05.2015

Die Blut‐Hirn‐Schranke stellt eine physiologische Barriere zwischen dem Blutkreislauf des Körpers und des zentralen Nervensystems dar. Sie dient als Schutz des Gehirns vor im Blut zirkulierenden Eindringlingen wie Krankheitserregern, Gift‐ oder Botenstoffen. Somit stellt die Blut‐Hirn‐Schranke einen natürlichen hochselektiven Filter dar, über den das Gehirn alle benötigten Nährstoffe erhält aber potenzielle Gefahrenstoffe außen vorlässt. Diese Schutzfunktion erschwert allerdings die Behandlung neurologischer Erkrankungen, da nicht alle medikamentösen Wirkstoffe in der Lage sind, diese Barriere zu überwinden.

Um diese Funktion zu erfüllen, besteht die Blut‐Hirn‐Schranke zu einem wesentlichen Anteil aus Endothelzellen, aber auch aus Astrozyten, die über sogenannte „tight junctions“ fest miteinander verbunden sind. Dabei ist der Zellverbund bei der Blut‐Hirn‐Schranke so eng wie bei sonst keinen anderen Zellen. Besonders wichtig für die Funktion der Blut‐Hirn‐Schranke ist dabei das Molekül „VCAM‐1“. Es dient als Andockstelle für einen Oberflächenmarker der Immunzellen, das „Integrin“, und lässt diese passieren.

Bei MS‐Patienten führt ein akuter Schub dazu, dass auf einmal viele Immunzellen vom Blut ins Gehirn gelangen. Diese führen dann zu einer Schädigung an den Nervenzellen. Demnach bieten VCAM‐1 und Integrin gute Angriffsstellen für MS‐Therapien, um die Einwanderung der Immunzellen in das Gehirn zu verhindern.

Ein monoklonaler Antikörper gegen die α4‐Untereinheit des Integrins wird derzeit bei hochaktiver schubförmiger MS eingesetzt. Dieser blockiert das Oberflächenprotein der Immunzellen so, dass diese nicht mehr durch die Blut‐Hirn‐Schranke wandern können.

Einige Aspekte der Interaktion zwischen VCAM‐1 und Integrin bereiteten den Wissenschaftler jedoch weiterhin Kopfzerbrechen. Sind beide Oberflächenmoleküle normalerweise fest auf den Herkunftszellen verankert, konnte VCAM‐1 plötzlich auch frei im Blut zirkulierend nachgewiesen werden. Versuche konnten zeigen, dass das Oberflächenprotein VCAM‐1 sich unter entzündlichen Bedingungen von der Zelloberfläche ablösen kann. Die Wissenschaftler schlossen daraus, dass VCAM‐ 1 selbst die Funktion der Blut‐Hirn‐Schranke stören könnte.

Die Wissenschaftler konnten jetzt außerdem zeigen, dass nicht nur Immunzellen, sondern auch die Endothelzellen der Blut‐Hirn‐Schranke Integrin auf ihrer Zelloberfläche tragen. Entzündliche Prozesse führen außerdem zu einer erhöhten Produktion dieses Oberflächenmoleküls in den Zellen der Blut‐Hirn‐Schranke. Wird die Blut‐Hirn‐Schranke mit der gelösten Variante von VCAM‐1 stimuliert, entwickelt diese eine Störung ihrer Barrierefunktion. Waren die Zellen der Blut‐Hirn‐Schranke allerdings mit dem α4‐Integrin Antikörper vorbehandelt, blieb die Barrierefunktion weitgehend erhalten.

Buttmanns Arbeitsgruppe konnte dadurch belegen, dass die gelöste Variante von VCAM‐1 die Barrierefunktion der Blut‐Hirn‐Schranke stört. Weiterhin lasse dies den Schluss zu, dass der α4‐Integrin‐Antikörper eine zweifache Schutzfunktion ausübt. Zusätzlich zu der schon bekannten Durchtrittsblockade der Immunzellen wirkt sich der Antikörper auch positiv auf die Endothelzellen der Blut‐Hirn‐Schranke aus, indem es eine Destabilisierung der Barrierefunktion verhindert.

Haarmann A1, Nowak E, Deiß A, van der Pol S, Monoranu CM, Kooij G, Müller N, van der Valk P, Stoll G, de Vries HE, Berberich‐Siebelt F, Buttmann M. Soluble VCAM‐1 impairs human brain endothelial barrier integrity via integrin α‐4‐transduced outside‐in signalling. Acta Neuropathol. 2015 May;129(5):639‐52.

 

 

 

 

 

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