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Kapitel 5. Zusammenfassung

Die Blut-Hirn-Schranke (BHS) wird durch Gehirnkapillarendothelzellen (GKEZ) gebildet. Astrozyten (AZ) können typische Eigenschaften von GKEZ, wie z. B. das Marker-Protein von-Willebrand-Faktor sowie tight junctions, induzieren und demzufolge die Funktion der BHS wesentlich beeinflußen.

Es ist bekannt, daß AZ ein hohes antioxidatives Potential besitzen und Neurone vor oxidativem Streß, wie z. B. reaktiven Sauerstoff-Spezies, schützen können. Obwohl ein hohes antioxidatives Potential für die Funktion der BHS von großer Bedeutung ist, wurde der Einfluß von AZ auf das antioxidative Potential von GKEZ noch nicht untersucht. Bisherige Studien weisen darauf hin, daß AZ während Hypoxie/Reoxygenierung GKEZ-Monolayer schützen können. Da die in der Hypoxie/Reoxygenierung auftretenden Schädigungen von GKEZ zum großen Teil durch reaktive Sauerstoff-Spezies vermittelt sind, wird die Beeinflussung antioxidativer Systeme durch kokultivierte AZ postuliert. Mit dieser Arbeit sollten daher (1) das antioxidative Potential von GKEZ und AZ in Monokultur (2) der Einfluß einer Kokultivierung von GKEZ mit AZ sowie (3) der Einfluß von Hypoxie mit nachfolgender Reoxygenierung auf das antioxidative Potential an einem in vitro-Modell der BHS untersucht werden.

Die experimentellen Arbeiten konzentrierten sich auf die antioxidativ wirksamen Schutzenzyme. Zu diesen gehören die intrazellulären Isoformen der Superoxiddismutase (SOD), zytosolische Kupfer-Zink (CuZnSOD) und mitochondriale Mangan-SOD (MnSOD), sowie Catalase (Cat) und Glutathion-Peroxidase (GPx). Weiterhin wurde der Gehalt an reduziertem und oxidiertem Glutathion, einem zentralen endogenen Antioxidans, bestimmt. Als Marker der Generierung von reaktiven Sauerstoff-Spezies wurde die Lipidperoxidation gemessen.

Es kann erstmals gezeigt werden, daß AZ in Monokultur ein höheres antioxidatives Potential als monokultivierte GKEZ besitzen:

• AZ besitzen höhere Aktivitäten antioxidativer Enzyme (MnSOD, Cat, GPx) als GKEZ. Ebenso ist der Gehalt an MnSOD-mRNA in AZ höher als in GKEZ.
• Die Enzymaktivitäten von Cat, GPx, CuZnSOD fallen während Hypoxie in GKEZ stärker ab als in AZ.
• Die MnSOD-Aktivität ist nach Hypoxie in AZ stärker erhöht als in GKEZ.
• Der Anstieg der Lipidperoxidation nach Reoxygenierung ist in AZ geringer ausgeprägt als in GKEZ.

Da AZ ein hohes antioxidatives Potential besitzen und in vivo GKEZ abluminal bedecken, können sie diese und die BHS vor oxidativem Streß schützen.

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In homologen Kokulturen von GKEZ und AZ (jeweils aus der Ratte) kann erstmals ein Anstieg des antioxidativen Potentials sowohl in GKEZ als auch in AZ im Vergleich zu den entsprechenden Monokulturen gezeigt werden:

Die Aktivitäten aller untersuchten antioxidativen Enzyme nehmen in GKEZ und AZ im Vergleich zu den entsprechenden Monokulturen zu.

Im Falle der MnSOD sind der Gehalt von Enzymprotein (in GKEZ und AZ) und mRNA (in GKEZ), bezogen auf die jeweilige Monokultur, ebenfalls erhöht.

In monokultivierten GKEZ ist die Aktivität der meisten antioxidativen Enzyme nach Hypoxie reduziert. Durch Kokultivierung mit AZ kann diese Aktivitätsabnahme in GKEZ begrenzt werden.

Der Anstieg der Lipidperoxidation nach Reoxygenierung wird in kokultivierten GKEZ und AZ im Vergleich zur jeweiligen Monokultur vermindert.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß Kokultivierung von GKEZ mit AZ das antioxidative Potential in beiden Zelltypen erhöht und folglich GKEZ sowie die BHS gegenüber oxidativem Streß, wie z. B. bei Hypoxie/Reoxygenierung bzw. Ischämie/Reperfusion, schützt. Die Bedeutung der dargestellten Ergebnisse liegt in der Klärung der Wechselwirkung zwischen GKEZ und AZ in bezug auf antioxidative Schutzmechanismen in der BHS. AZ vermögen neben Neuronen auch GKEZ vor reaktiven Sauerstoff-Spezies durch deren Abbau zu schützen.

Weil die Radikalbildung bereits unter physiologischen Bedingungen im Bereich der BHS hoch ist und reaktive Sauerstoff-Spezies die BHS öffnen können, ist die ungestörte Funktion der BHS von einem hohen antioxidativen Potential abhängig. Des weiteren separiert die BHS als ‘antioxidative BHS’ das gegenüber reaktiven Sauerstoff-Spezies empfindliche Gehirngewebe vom Blut als Ort einer kontinuierlichen Radikalgenerierung. Deshalb muß das hohe antioxidative Potential als eine weitere typische und notwendige Eigenschaft der BHS betrachtet werden, die von AZ beeinflußt wird.

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