// SCINEXX — SPAZIO & SCIENZA
Blut-Hirn-Schranke verteilt Blutproteine gezielt an verschiedene Gehirnzellen
Die Blut-Hirn-Schranke hält weit mehr als unerwünschte Stoffe vom Gehirn fern. In Mausversuchen ließ sie von 861 untersuchten Blutproteinen 92 bis ins Hirngewebe passieren und verteilte einige davon gezielt an bestimmte Zelltypen. In einem Alzheimer-Mausmodell war dieser Transport bereits gestört, obwohl die Schutzbarriere noch dicht war.
San Francisco (U.S.A.). Die Blut-Hirn-Schranke besteht aus dicht verbundenen Zellen der Hirngefäße und schützt das Nervengewebe vor unerwünschten Stoffen im Blut. Gleichzeitig muss das Gehirn aber Signale und bestimmte Moleküle aus dem übrigen Körper erhalten. Bislang war nur für wenige einzelne Eiweiße bekannt, auf welchem Weg sie diese Barriere überwinden.
Besonders wichtig könnte diese geregelte Versorgung sein, weil die Leber, das Fettgewebe und andere Organe ständig Proteine ins Blut abgeben. Ein Teil davon gelangt offenbar nicht zufällig ins Gehirn, sondern über aktive Transportwege. Welche Eiweiße auf diesem Weg ankommen und ob der Transport bei neurodegenerativen Krankheiten aus dem Takt gerät, war jedoch weitgehend offen.
Forscher des Gladstone Institute of Neurological Disease um Andrew C. Yang haben diese Transportwege nun an Mäusen systematisch untersucht. Dafür markierten sie Proteine aus dem Blutplasma chemisch, spritzten das markierte Plasma Versuchstieren und suchten anschließend getrennt in Hirngefäßen und im umliegenden Nervengewebe nach den Markierungen.
Die Auswertung umfasste 861 im verwendeten Plasma nachweisbare Proteine. Davon fanden sich 191 an den Hirngefäßen, aber nur 92 auch im eigentlichen Hirngewebe. Weitere 99 blieben an den Gefäßen zurück, während 670 dort nicht nachgewiesen wurden. Die Zahl 92 beschreibt deshalb einen experimentell erfassten Ausschnitt und keine vollständige Liste aller transportfähigen Blutproteine.
Unter den passierenden Eiweißen waren auffällig viele Transport- und Stoffwechselproteine, die unter anderem aus Leber, Fettgewebe und Darm stammen. Dass Proteine an den Gefäßen festgehalten oder weitergereicht werden, spricht für eine gezielte Auswahl statt für ein allgemeines Durchsickern.
Die Untersuchung zeigte zudem, dass eingelassene Eiweiße verschiedene Zelltypen bevorzugen. Das vor allem in der Leber gebildete Apolipoprotein A1 (APOA1) gelangte überwiegend zu Astrozyten, die Nervenzellen im Gehirn versorgen und unterstützen. Das Protein Alpha-1-Antitrypsin (SERPINA1) sammelte sich hingegen vor allem in Mikrogliazellen, den Immunzellen des Gehirns.
Für APOA1 ließ sich die Übergabe genauer verfolgen. An den Zellen der Blut-Hirn-Schranke vermittelt der Rezeptor SR-B1 die Aufnahme, während das Protein in den Astrozyten mit dem Transporter ABCA1 zusammenwirkt. Dadurch geben die Astrozyten vermehrt Cholesterin an ihre Umgebung ab, das zur Stabilität der Kontaktstellen zwischen Nervenzellen beiträgt.
In Zellkulturen förderte das von APOA1-behandelten Astrozyten abgegebene Kulturmedium die Ausbildung solcher Kontaktstrukturen bei Nervenzellen. Blockierten die Wissenschaftler ABCA1, fiel der nachgewiesene Effekt auf den Fettstoffwechsel der Astrozyten weitgehend weg. Damit stützen die Experimente die Annahme einer funktionellen Verbindung zwischen Blutkreislauf, Gliazellen und Synapsen.
Im nächsten Schritt verglich das Team gesunde Mäuse mit rund 18 Wochen alten männlichen 5xFAD-Mäusen, die genetisch bedingt Alzheimer-ähnliche Veränderungen entwickeln. Bei diesen Tieren war die Blut-Hirn-Schranke nach den verwendeten Tests noch nicht generell undicht. Trotzdem gelangten drei der identifizierten Proteine in geringerer Menge ins Hirngewebe, darunter APOA1, während bei vier anderen der Transport zunahm.