Új lehetőség a vér-agy gát megnyitására: a tezmilifen és a rövidláncú alkilglicerolok hatása agyi endotélsejteken

Walter Fruzsina
Új lehetőség a vér-agy gát megnyitására: a tezmilifen és a rövidláncú alkilglicerolok hatása agyi endotélsejteken.
Doktori értekezés, Szegedi Tudományegyetem.
(2015)

[img]
Előnézet
PDF (disszertáció)
Download (5MB) | Előnézet
[img]
Előnézet
PDF (tézis)
Download (1MB) | Előnézet
[img]
Előnézet
PDF (tézis)
Download (1MB) | Előnézet

Magyar nyelvű absztrakt

Összefoglaló Új lehetőség a vér-agy gát megnyitására: a tezmilifen és a rövidláncú alkilglicerolok hatása agyi endotélsejteken A vér-agy gát a központi idegrendszer és a vér között dinamikus határfelületet képező sejtek funkcionális egysége. Az agyi endotélsejtek közti szoros kapcsolatok és a sejteken kifejeződő számos efflux pumpa elsődleges szerepe az idegrendszer védelme, többek között a káros vegyületek agyszövetbe jutásának megakadályozása. Ugyanakkor ez a két mechanizmus gátolja a gyógyszerek és gyógyszerjelöltek agyba való bekerülését is, és ezzel megnehezíti a központi idegrendszeri betegségek, például az agytumorok kezelését. Az agytumorok, főként a glioblasztóma hatékony gyógyítása a mai napig nem megoldott, ezért továbbra is fennáll az igény új, lehetséges terápiás szerek és adjuvánsok felkutatására. Több lehetőség áll rendelkezésre a gyógyszerek vér-agy gáton való átjuttatására, köztük az agyi endotélsejtek közötti szoros kapcsolatok megnyitása vagy az efflux pumpák gátlása. Kísérleteinkben a rövidláncú alkilglicerolokat és a tezmilifent vizsgáltuk, mint két új potenciális, a vér-agy gátat megnyitó vegyületet. Állatkísérletekben a rövidláncú alkilglicerolok, az 1-O-pentilglicerol vagy a 2-O-hexildiglicerol közvetlenül artériába adva koncentrációfüggő módon, visszafordíthatóan nyitják meg a vér-agy gátat és növelik hatóanyagok bejutását az agyszövetbe. Azonban kísérleteink kezdetén az alkilglicerolok közvetlen hatása agyi endotélsejtekre, illetve lehetséges hatásmechanizmusa nem volt ismert. A tezmilifen, egy tamoxifen származék, ami fokozza a kemoterápiás szerek daganatellenes hatását, ugyanakkor védi az ép szöveteket mind kísérletes, mind klinikai vizsgálatokban. Betegek tezmilifen kezelése során átmeneti központi idegrendszeri mellékhatásokat figyeltek meg, amelyek a vér-agy gát megnyílására utaltak. A csoportunk korábbi kísérleteiben a tezmilifen fokozta a vér-agy gát áteresztőképességét patkányokban és agyi endotélsejt tenyészeteken is. Célunk ezért az volt, hogy megvizsgáljuk az alkilglicerolok és a tezmilifen közvetlen hatását agyi endotélsejt tenyészeteken, és hogy tanulmányozzuk, hogy a tezmilifen hogyan befolyásolja a vér-glióma gát áteresztőképességét. A tezmilifen a glióma ereinek permeabilitására gyakorolt hatását RG2 glióma modellen vizsgáltuk patkányokban. A sejttenyészetes kísérletekben a vér-agy gát kettős vagy hármas ko-kultúra modelljeit használtuk, melyben primer patkány agyi endotélsejteket asztroglia sejtekkel, glioblasztóma sejtekkel vagy asztroglia sejtekkel és pericitákkal tartottunk kokultúrában. Az agyi endotélsejtek szoros kapcsolatai által korlátozott paracelluláris út átjárhatóságát és a sejtkapcsoló fehérjék mintázatában bekövetkezett változásokat rezisztencia- és permeabilitási mérésekkel, valamint immunhisztokémiai festéssel vizsgáltuk. Az alkilglicerolok hatását a szoros kapcsolatok finomszerkezetére fagyasztva tört mintákon elektronmikroszkópiával tanulmányoztuk. A tezmilifen hatásmechanizmusának feltárása során megvizsgáltuk az efflux pumpák, mint a P-glikoprotein, a mellrák rezisztencia fehérje (Bcrp) és a multidrog rezisztencia asszociált fehérje-1 (Mrp-1) aktivitására, az agyi endotélsejtek nitrogén-monoxid termelésére, az NFκB sejtmagba történő bejutására, a vér-agy gát szempontjából fontos gének mRNS expressziójára gyakorolt befolyását és olyan jelátviteli útvonalakat igyekeztünk azonosítani, amelyek a vér-agy gát átjárhatóságának szabályozásában vesznek részt és a tezmilifen hatását közvetíthetik. A tezmilifen kezelés sokkal nagyobb mértékben, szelektíven növelte a kis molekulájú jelzőanyag bejutását a glióma szövetbe, mint a gliómát körülvevő agyszövetbe. Tenyészetes vizsgálatokban a nagy koncentrációjú alkilglicerol (60 mM) és tezmilifen (200 µM) kezelés csökkentette az agyi endotélsejtek életképességét, ezért ezeket a koncentrációkat későbbi kísérletekben nem használtuk. A rövid idejű alkilglicerol és a tezmilifen kezelés csökkentette az agyi endotélsejt rétegek ellenállását és fokozta a jelzőanyagok sejtrétegeken keresztüli átjutását. Mindkét kezelés esetén a csökkent barrier integritás visszafordítható volt. A permeabilitásban bekövetkezett változásokat a sejtkapcsoló fehérjék immunhisztokémiai festése is megerősítette. A sejtközötti kapcsolatok újrarendeződése és az endotélsejtek alakjában bekövetezett változások arra utalnak, hogy a citoszkeletonnak szerepe lehet az alkilglicerolok hatásában. Az alkilglicerol kezelés nem változtatta meg az agyi endotélsejtek közötti szoros kapcsolatok finomszerkezetét elektronmikroszkópiával végzett vizsgálatainkban. Előzetes eredményeink alapján az alkilglicerolok megváltoztatják az agyi endotélsejtek plazmamembránjának fluiditását. Az agyi endotélsejtek gát funkciójának megváltoztatásán túl a tezmilifen kezelés csökkentette a vizsgált efflux pumpák aktivitását és a nitrogén-monoxid felszabadulását is. Emellett a tezmilifen csökkentette számos sejtkapcsoló fehérje, metabolikus enzim és tápanyag transzporter mRNS szintű expresszióját. A tezmilifen a bakteriális lipopoliszacharidhoz hasonlóan növelte az NFκB sejtmagba történő bejutását agyi endotélsejtekben. A tezmilifen impedanciacsökkentő hatását a MAPK/ERK jelátviteli út gátlószerével (U0126) és a PI3K/Akt szignálút gátlószerével (LY294002), valamint a β-ösztradiollal részben ellensúlyozni lehetett. Fontos és aktuális kutatási terület olyan új molekulák, módszerek és eljárások kifejlesztése, amelyekkel hatékonyabbá tehető a központi idegrendszeri gyógyszerbejuttatás a rosszindulatú primer agytumorok és agyi metasztázisok kezelésére. Mivel a vér-agy gát kulcsszerepet játszik a vér és az agy közötti anyagtranszportban, vizsgálataink során két új, a vér-agy gátat megnyitó vegyület agyi endotélsejtekre kifejtett hatását tanulmányoztuk. Kísérleteinkkel először mutattuk ki, hogy tenyésztett agyi endotélsejtek rövidláncú alkilglicerolokkal történt akut kezelése reverzibilisen növeli a vér-agy gát permeabilitását a paracelluláris útvonalon keresztül, hosszabb távú károsító hatás nélkül. A sejtek közötti kapcsolatok megnyílása nem járt együtt a sejtkapcsoló struktúrák finomszerkezeti átrendeződésével. A tenyészeteken kapott eredményeink azt mutatják, hogy az alkilglicerol által létrehozott megnyílást követően az agyi endotél egysejtrétegek működése helyreáll, a vér-agy gát morfológiája és funkciói nem sérülnek. Adataink mindenben alátámasztják a korábbi állatkísérletes eredményeket. Az alkilglicerolok hatásmechanizmusának teljes feltárásához a lipidomika irányába mutató további kísérleteket tervezünk. Kísérleteinkben elsőként tártuk fel, hogy a kemoterápiás adjuváns tezmilifen sokkal jobban növelte a kis molekulatömegű jelzőanyag glióma szövetbe való bejutását az agyszövethez képest patkányokban. A tezmilifen számos olyan jelátviteli úton keresztül fejtheti ki a hatását agyi endotélsejteken, amelyek a vér-agy gát permeabilitását befolyásolják. Mivel emellett a tezmilifen az agyi endotélsejtek efflux pumpáinak az aktivitását is csökkentette, potenciálisan hatékony lehet kemoterapeutikumok agytumorokba való bejuttatásában. Az alkilglicerolokkal és a tezmilifennel kapott eredményeink felvetik annak lehetőségét, hogy ez a két vegyület a vér-agy gát megnyitásán keresztül alkalmas lehet gyógyszerbevitel fokozására agytumorok kezelésében.

Mű típusa: Disszertáció (Doktori értekezés)
Doktori iskola: Biológia Doktori Iskola
Tudományterület / tudományág: természettudományok > biológiai tudományok
Magyar cím: Új lehetőség a vér-agy gát megnyitására: a tezmilifen és a rövidláncú alkilglicerolok hatása agyi endotélsejteken
Idegen nyelvű cím: New agents to open the blood-brain barrier: the effects of tesmilifene and short-chain alkylglycerols on brain endothelial cells
Témavezető(k):
Témavezető neveBeosztás, tudományos fokozat, intézményEmail
Dr. Deli MáriaDsc, tudományos tanácsadó, MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont, Biofizikai Intézetdeli.maria@brc.mta.hu
EPrint azonosító (ID): 2703
Publikációban használt név : Walter Fruzsina
A mû MTMT azonosítója: 3029625
doi: 10.14232/phd.2703
A feltöltés ideje: 2015. okt. 19. 13:42
Utolsó módosítás: 2017. jún. 23. 15:05
Egyebek (raktári szám): B 5930
URI: http://doktori.bibl.u-szeged.hu/id/eprint/2703
Védés állapota: védett

Actions (login required)

Tétel nézet Tétel nézet

Letöltések

Letöltések havi bontásban az elmúlt egy évben