Neurodegeneratív betegségek kialakulása során létrejövő vér-agy gát változások vizsgálata in vivo és in vitro kísérletes modelleken = Impairment of the blood-brain barrier associated with neurodegenerative diseases: study on in vivo and in vitro models

摘要

Kutatásunk során igazoltuk primer agyi endotélsejt és asztroglia ko-kultúrán alapuló vér-agy gát modellünkön, hogy a prion fehérjének és az amyloid -beta peptideknek fibrillumokat képző szakaszai közvetlen endotélsejt károsító hatást fejtenek ki. A peptidek hatására megváltozott a sejtmorfológia, citoplazmatikus vakuolizáció jött létre. Az amyloid peptid kezelés az agyi endotélsejtek egy részének pusztulását eredményezte, ebben nekrotikus és apoptotikus folyamatok is részt vettek. Ezzel párhuzamosan az endotélsejtek barrier funkciója romlott, amely mögött az endotélsejteket összekötő szoros zárókapcsolatokra (TJ) kifejtett károsító hatás állt. A HIV-1 vírus Tat fehérjéje hasonlóképpen gyengítette az agyi endotélsejtek TJ struktúráit: a TJ fehérjék mennyiségét csökkentette, eloszlását megváltoztatta. A Tat vírusfehérjének ez a hatása szerepet játszhat a neuroAIDS során létrejövő vér-agy gát károsodásban, és az ezzel szorosan összefüggő dementia kialakulásában. Kimutattuk, hogy amyloid peptidek csökkentik a vér-agy gát fontos efflux pumpáinak, a P-glikoproteinnek és az MRP-1-nek aktivitását is. Eredményeink alapján a vér-agy gát barrier és homeosztatikus működése is zavart szenvedhet neurodegeneratív betegségekben. Pentozán enyhítette az amyloid peptid kezelések okozta elváltozásokat. Az endotélsejtekre kifejtett protektív hatás a gyógyszer új klinikai alkalmazását jelentheti, és hozzájárulhat a neurodegeneratív kórfolyamatokban kialakuló vér-agy gát károsodás kivédéséhez. | During the investigations we could demonstrate on our in vitro blood-brain barrier (BBB) model, based on primary brain endothelial cell and astroglia co-culture, that fibrillogenic fragments of prion protein and amyloid -beta peptides exerted direct toxicity on endothelial cells. Peptide treatments resulted in changes of cell morphology, cytoplasmic vacuolizations. Treatments with amyloid peptides led to endothelial cell death, partly necrotic, partly apoptotic. At the same time paracellular barrier integrity of endothelial cells was deteriorated due to damaged interendothelial tight junctions (TJ). HIV-1 Tat protein weakened the brain endothelial TJ in the same way: the expression and intracellular localization of TJ proteins was disturbed. This effect of Tat viral protein can play a role in BBB dysfunction and dementia in neuroAIDS. Amyloid peptides decreased the activity of two important efflux pumps of the BBB, P-glycoprotein and MRP-1 in brain endothelial cells. Our results indicate that in neurodegenerative diseases both barrier integrity and homeostatic functions of the BBB can be damaged. Pentosan polysulphate, attenuated the brain endothelial dysfunctions caused by amyloid peptide treatments. A new clinical application of the drug may be developed based on this protective effect. Pentosan can be a potential drug candidate for the treatment of BBB dysfunctions in neurodegenerative diseases.