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In vitro Modell der Blut-Hirn-Schranke

Zur Erforschung der BHS wurden vielfach in vivo Tiermodelle eingesetzt. Da mit diesen jedoch Untersuchungen auf zellulärer und molekularer Ebene nur begrenzt möglich sind, wurden in vitro Modelle der BHS entwickelt: Aus Hirnkapillaren isolierte Endothelzellen werden kultiviert, bis sie konfluente Monolayer bilden, die dann viele der in vivo Charakteristika der BHS zeigen.

Zur Isolierung einer homogenen vitalen Population mikrovaskulärer Gehirnendothelzellen aus der sehr heterogenen Zellpopulation des Hirngewebes werden mechanische und enzymatische Auftrennungsverfahren, gefolgt von Filtrations- und Zentrifugationsschritten eingesetzt. Es hat sich gezeigt, dass in vitro Modelle der BHS mit Primärzellkulturen den in vivo Gegebenheiten am ähnlichsten sind. Die Zellen zeigen dann sowohl die typische Morphologie wie das ausschließlich einschichtige Wachstum, die Ausbildung von tight junctions und die Expression spezifischer Enzyme wie die Alkalische Phosphatase, Gamma-Glutamyltransferase und Monoaminooxidase [9].

Das in vitro System stellt demnach ein geeignetes Modell zur Erforschung der BHS dar, auch deshalb, weil es Untersuchungen unabhängig von Parametern der Hämodynamik zulässt, die die BHS in vivo beeinflussen.

Wir verwendeten für unsere Permeabilitätsuntersuchungen ein in vitro Modell (Abb. 3) bestehend aus mikrovaskulären Schweinegehirnendothelzellen, die auf Kollagen-beschichteten Filtermembran-Inserts kultiviert wurden, bis sie einen konfluenten Monolayer ausbildeten. Die Permeabilität wurde gemessen, indem die Passage eines geeigneten Markers, der in vivo die BHS nur geringfügig passiert, von der apikalen Kammer über den Endothelzellmonolayer in die basolaterale Kammer bestimmt wurde.

Schematische Darstellung des in vitro Modells der
Blut-Hirn-Schranke.
(B stellt eine Ausschnittsvergrößerung von A dar.)