Forscher haben in einer Studie an Zebrafisch‑Mutanten, denen die Gene für Perizyten und glatte Gefäßmuskulatur fehlen, die Funktionsfähigkeit der Blut‑Hirn‑Schranke (BBB) untersucht. Die Untersuchung ergab, dass die BBB im Larvenstadium trotz fehlender Mauerzellen intakt bleibt, während im Jugend‑ und Erwachsenenalter fokale Blutungen und lokale BBB‑Störungen auftreten.
Hintergrund
Die BBB schützt das Gehirn vor zirkulierenden Metaboliten und ist entscheidend für die Pathogenese neurologischer Erkrankungen. Endothelzellen bilden die Hauptbarriere, während Perizyten und glatte Gefäßmuskelzellen (vSMCs) als Mauerzellen die Angiogenese, Gefäßstabilität und Barrierefunktion regulieren.
Methodik
Wissenschaftler erzeugten Zebrafisch‑Mutanten für das Gen pdgfrb, das für die Entwicklung von Perizyten und vSMCs verantwortlich ist. Anschließend analysierten sie die zerebrale Gefäßarchitektur und die Durchlässigkeit der BBB in verschiedenen Entwicklungsstadien mittels fluoreszierender Tracer und hochauflösender Bildgebung.
Ergebnisse im Larvenstadium
Die Mutanten zeigten ein verändertes zerebrales Gefäßnetz mit fehlgeformten Kapillaren, jedoch keine nachweisbare BBB‑Leckage während der Larvenentwicklung. Diese Beobachtung widerspricht der Annahme, dass Mauerzellen für die frühe BBB‑Funktion unverzichtbar sind.
Ergebnisse im Jugend‑ und Erwachsenenstadium
Bei älteren Zebrafischen traten an großen Gefäßaneurysmen fokale Blutungen auf, die mit einer lokalen BBB‑Disruption einhergingen. An den Leckage‑Hotspots wurden vermehrt Caveolae an der abluminalen Oberfläche der Endothelzellen sowie strukturelle Defekte wie Verdickung und Zerstörung der Basalmembran beobachtet.
Schlussfolgerungen
Die Daten deuten darauf hin, dass Perizyten vornehmlich die Gefäßmusterbildung während der Entwicklung steuern, während vSMCs in größeren Arterien vor Blutungen und BBB‑Zerstörung im reifen Organismus schützen.
Bedeutung fĂĽr die Evolution
Dass junge Zebrafische eine funktionierende BBB ohne Mauerzellen besitzen, legt nahe, dass die Kontrolle der BBB durch Perizyten und vSMCs im Verlauf der Wirbeltierentwicklung verfeinert wurde. Weitere Untersuchungen könnten Aufschluss darüber geben, wie diese Regulation im Menschen differenziert ist.
Dieser Bericht basiert auf Informationen von eLife, lizenziert unter Creative Commons BY 4.0 (Open Access).
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