Abgedichtet: Neue Erkenntnisse könnten für Tests zur Durchlässigkeit von Medikamenten ins Gehirn genutzt werden
Mit Flüssigkeit gefüllte Hirnkammern fangen wie Stoßdämpfer Erschütterungen oder Stöße ab und schützen das Gehirn. Forscher des Max-Delbrück-Centrums (MDC) und des Leibniz-Instituts für Molekulare Pharmakologie (FMP) in Berlin konnten bei Zebrafischen zeigen, wie sich diese Kammern bereits vor Anlage der Blut-Hirn-Schranke bilden. Ein Protein (Claudin5a) ist dabei entscheidend. Es bildet eine Barriere zwischen dem Nervenzellgewebe und den Kammern. Fehlt es, können sich die Kammern nicht ausdehnen und die Formung des Gehirns ist gestört. Diese Erkenntnisse könnten, so die Forscher, für Tests zur Durchlässigkeit von Medikamenten ins Gehirn genutzt werden.
Der Verlust von Claudin5a verhindert die normale Ausdehnung der Gehirnventrikel im Zebrafischembryo. Sie erreichen somit nur etwa ein Drittel der Normalgröße. Das hier gezeigte Gehirnventrikel ist mit der Indikatorflüssigkeit sodium green markiert und fehlfarbig orange dargestellt.
Jin Jing Zhang/ Copyright: MDC
Wie die Blut-Hirn-Schranke, die verhindert dass Krankheitserreger über das Blut ins Gehirn eindringen, sind auch die Hirnkammern oder Hirnventrikel von ihrer Umgebung abgeschottet. So können sich die Kammern mit Flüssigkeit füllen, ausdehnen und somit zur Stabilität des Gehirns beitragen. Die hierfür verantwortliche Barriere enthält im Gegensatz zur Blut-Hirnschrankekeine Blutgefäße, sondern besteht ausschließlich aus Nervenzellen, die aber ebenfalls fest über Proteinfäden miteinander verbunden sind. Ein Bestandteil dieser eng geknüpften Fäden, den tight junctions, ist das Protein Claudin5a.
Jingjiing Zhang aus der Forschungsgruppe von Dr. Salim Seyfried (MDC) und Wissenschaftler aus der Forschungsgruppe von Dr. Ingolf E. Blasig (FMP) haben jetzt die Funktion dieses Proteins erstmals in einem sehr frühen Entwicklungstadium der Zebrafische entschlüsselt. In ihren Versuchen konnten sie zeigen, dass die Kammern sich nicht ausdehnen, wenn Claudin5a fehlt. Die Folge - die Form des Gehirns wird verändert. Stellten die Forscher aber die Funktion von Claudin5a wieder her, indem sie Claudin5a im gesamten Embryo wieder anschalteten, konnten sich die Hirnkammern wieder ausdehnen.
Dr. Seyfried ist davon überzeugt, dass diese Erkenntnisse über die Dichtheit von Barrieren durch Claudin5 auch für die pharmakologische Forschung genutzt werden können. Medikamente finden kaum oder gar nicht durch die Blut-Hirn-Schranke, was die Behandlung von Hirnerkrankungen erschwert. "Im Zebrafisch könnte man untersuchen, welche Substanzen kurzzeitig die Funktion von Claudin5a ausschalten und damit zur Öffnung von Gehirnbarrieren wie der Blut-Hirn-Schranke beitragen. Das könnte für die Entwicklung von Medikamenten von Bedeutung sein, die ihre Wirkung im Gehirn entfalten sollen."
Originalveröffentlichung: Jingjing Zhang et al.; "Establishment of a neuroepithelial barrier by Claudin5a is essential for zebrafish brain ventricular lumen expansion"; PNAS, published online before print January 5, 2010
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