DL-3-n-Butylphthalid schützt die Blut-Hirn-Schranke vor Ischämie/Hypoxie-Schäden durch Hochregulation von Tight-Junction-Proteinen
Hirnischämie ist eine häufige Ursache neurologischer Behinderungen und geht oft mit einer erhöhten Permeabilität der Blut-Hirn-Schranke (BHS) einher. Die BHS fungiert als kritische Diffusionsbarriere zwischen Kapillaren und Neuronen und reguliert den Durchtritt von Ionen, Wasser, Soluten und großmolekularen Proteinen. Eine Störung der BHS während Ischämie und Reperfusion führt zum Einstrom vaskulärer Substanzen ins Gehirn, was neuronale Schäden verschlimmert. Tight Junctions (TJs) sind essentielle Komponenten der BHS, deren Veränderungen eng mit erhöhter BHS-Permeabilität verbunden sind. DL-3-n-Butylphthalid (NBP), ein aus chinesischem Selleriesamen extrahiertes Verbindung, zeigt neuroprotektive Effekte bei ischämischem Schlaganfall. Der Zusammenhang zwischen NBP und TJs bleibt jedoch unklar. Diese Studie untersucht den Einfluss von NBP auf TJ-Proteine (Claudin-5, Zonula Occludens-1 [ZO-1], Occludin) während zerebraler Ischämie.
Zur Untersuchung der NBP-Effekte auf die BHS wurde ein Modell chronischer zerebraler Hypoperfusion (CCH) durch dauerhafte Okklusion der beidseitigen Arteriae carotides communes (BCCAO) bei Sprague-Dawley-Ratten etabliert. Die Ratten wurden in fünf Gruppen eingeteilt: Sham, Modell und drei NBP-Behandlungsgruppen (20, 40, 80 mg/kg, tägliche orale Gabe über 14 Tage). Die BHS-Permeabilität wurde mittels Evans-Blau-Extravasationsassay bestimmt. Die Expression von TJ-Proteinen, phosphoryliertem/gesamtem Protein Kinase B (p-Akt/Akt), phosphorylierter/gesamter Glykogen-Synthase-Kinase-3β (p-GSK-3β/GSK-3β) und β-Catenin/β-Actin wurde mittels Western Blot und Immunfluoreszenz analysiert. Die ROS-Bildung wurde durchflusszytometrisch gemessen, die TJ-Ultrastruktur mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) untersucht.
Im CCH-Modell reduzierte NBP die Evans-Blau-Extravasation signifikant: In den NBP-M- (40 mg/kg) und NBP-H-Gruppen (80 mg/kg) betrug die Evans-Blau-Konzentration 9,0 ± 0,9 mg/g bzw. 6,7 ± 0,6 mg/g vs. 12,3 ± 1,9 mg/g in der Modellgruppe. Dies weist auf eine dosisabhängige Verbesserung der BHS-Integrität unter NBP hin. Zudem erhöhte NBP die Expression von Claudin-5 und ZO-1 in zerebralen Mikrogefäßen: Claudin-5-Expression betrug 0,79 ± 0,08 (NBP-M) und 0,97 ± 0,07 (NBP-H) vs. 0,41 ± 0,06 (Modell). Für ZO-1 zeigten sich vergleichbare Effekte. Die Occludin-Expression blieb unverändert.
In vitro wurde ein Hypoxiemodell mit primären Ratten-BMECs (1% O₂, 24 h) genutzt. NBP-Vorbehandlung (0,1 bzw. 1,0 mmol/L) normalisierte die TJ-Ultrastruktur und reduzierte intrazellulären ROS-Spiegel: Unter Hypoxie stieg die ROS-Bildung auf 73,2 ± 7,4% vs. 7,1 ± 1,7% (Kontrolle). NBP senkte diese auf 25,6 ± 3,0% (0,1 mmol/L) bzw. 17,3 ± 2,6% (1,0 mmol/L). Claudin-5 und ZO-1 wurden unter Hypoxie durch NBP hochreguliert (Claudin-5: 0,45 ± 0,06 bzw. 0,55 ± 0,06 vs. 0,34 ± 0,05 in Hypoxie). Im Sauerstoff-Glucose-Deprivation/Reoxygenation(OGD/R)-Modell induzierte NBP auch eine Occludin-Hochregulation.
Mechanistisch erhöhte NBP die relative Expression von p-Akt/Akt (0,36 ± 0,07 bzw. 0,42 ± 0,08 vs. 0,22 ± 0,07 in Hypoxie), p-GSK-3β/GSK-3β und β-Catenin/β-Actin in BMECs, was auf eine Aktivierung des Akts/GSK-3β/β-Catenin-Signalwegs hinweist.
Zusammenfassend verbessert NBP die BHS-Funktion nach Ischämie durch Hochregulation von Claudin-5 und ZO-1, vermutlich über Reduktion oxidativen Stresses und Aktivierung des Akts/GSK-3β/β-Catenin-Signalwegs. Diese Ergebnisse untermauern den klinischen Einsatz von NBP bei zerebraler Ischämie.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000000232