Η μελέτη της επίδρασης του οξειδωτικού στρες στην οκλουδίνη, βασικού δομικού μορίου των στενών δεσμών (tight junctions) του αιματοεγκεφαλικού φραγμού σε επίμυες: μελέτη της πιθανής προφυλακτικής επίδρασης αντιοξειδωτικών παραγόντων

Abstract

The blood–brain barrier (BBB) plays a critical role in central nervous system homeostasis. Interendothelial tight junction (TJ) protein complexes of the brain microvasculature have a major contribution to the BBB function by limiting paracellular diffusion Occludin, a transmembrane protein, is a major component of the TJ which plays a significant role in its regulation.Oxidative stress is a major underlying cause of neurodegenerative and neuroinflammatory disorders while TJ dysfunction leading to BBB disruption is associated with it. The development of increased oxidative stress in the context of obstructive cholestasis has been proven in various rats' organs including the brain.The present study used a rat model with bile duct ligation, to examine the effect of cholestasis, to the localization of occludin in brain capillary endothelium by means of electronic microscopy.Male Wistar rats were randomly divided into Group I, rats subjected to sham operation, and Group II, rats subjected to bile duct ligation (BDL) on day 0 and on post-operative day 10 all surviving animals were sacrificed by instant decapitation. After specific treatment for immunogold labeling of occludin, samples from frontal cortex, midbrain and cerebellum from each group were observed for differences in occludin location in relation to the interendothelial cleft.The results demonstrated a dislocation of occludin away from the tight junction sites of brain endothelial cells. A significant increase of the occludin-interendothelial cleft distance was demonstrated in the midbrain and the cerebellum samples but not in the frontal cortex, compared to the control group samples. These findings imply a brain region selective derangement of occludin in response to liver disease and a sign of TJ impairment and thus, a speculated BBB dysfunction.Preliminary data of use of antioxidant agents, as allopurinol, imply a protective effect concerning the dislocation of occludin in BDL rats.In brief, this experimental study demonstrates the effect of oxidative stress, in the location of TJ protein occludin in brain capillary endothelium of BDL rats. The study used immunolabeling techniques combined with electron microscopy and presented data of region-specific brain abnormalities in liver disease with potential correlation with clinical manifestations of hepatic encephalopathy.

Ο αιματο-εγκεφαλικός φραγμός (ΑΕΦ) παίζει έναν καθοριστικό ρόλο στην ομοιόσταση του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος. Οι στενοσύνδεσμοι (TJ) των ενδοθηλιακών κυττάρων των εγκεφαλικών τριχοειδών συνεισφέρουν σημαντικά στη λειτουργία του ΑΕΦ περιορίζοντας την παρακυτταρική διάχυση. Η οκλουδίνη, μια διαμεμβρανική πρωτεΐνη, αποτελεί μείζον συστατικό των TJ και παίζει σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση της λειτουργίας τους.Το οξειδωτικό στρες αποτελεί κοινό χαρακτηριστικό πολλών νευροεκφυλιστικών και νευροφλεγμονωδών παθήσεων και η δυσλειτουργία των TJ με τη συνοδό διαταραχή του ΑΕΦ, συνδέονται με αυτό. Το αυξημένο οξειδωτικό φορτίο στα πλαίσια της αποφρακτικής χολόστασης έχει αποδειχθεί σε διάφορα όργανα αρουραίων μεταξύ των οποίων και ο εγκέφαλος.Στην παρούσα μελέτη χρησιμοποιήθηκε ένα πειραματικό μοντέλο αρουραίων με απολίνωση του χοληδόχου πόρου (BDL), για να εξεταστεί η επίδραση της χολόστασης στην εντόπιση της οκλουδίνης στο ενδοθήλιο εγκεφαλικών τριχοειδών με τη χρήση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου.Αρσενικοί αρουραίοι Wistar χωρίστηκαν τυχαίως σε δύο ομάδες. Ομάδα Ι ψευδώς χειρουργημένοι αρουραίοι και ομάδα ΙΙ αρουραίοι που υπεβλήθησαν σε απολίνωση χοληδόχου πόρου (BDL) και οι δύο την ίδια ημέρα 0. Την 10η μετεγχειρητική ημέρα, όλα τα επιζήσαντα ζώα θυσιάστηκαν δια αποκεφαλισμού. Μετά από κατάλληλη προετοιμασία για σήμανση με ανοσοχρυσό της οκλουδίνης, δείγματα από το μετωπιαίο λοβό, το μεσεγκέφαλο και την παρεγκεφαλίδα από κάθε ομάδα παρατηρήθηκαν με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο για διαφορές στην εντόπιση της οκλουδίνης σε σχέση με τη διενδοθηλιακή σχισμή.Τα αποτελέσματα ανέδειξαν μετακίνηση της οκλουδίνης μακριά από την περιοχή των στενοσυνδέσμων του τριχοειδικού ενδοθηλίου. Σημαντική αύξηση της απόστασης της οκλουδίνης από τη διενδοθηλιακή σχισμή παρατηρήθηκε στο μεσεγκέφαλο και στην παρεγκεφαλίδα και όχι στο μετωπιαίο λοβό, σε σχέση με την ομάδα ελέγχου (control). Τα συγκεκριμένα αποτελέσματα υπαινίσσονται μια εκλεκτική ως προς την περιοχή αποδιοργάνωση της οκλουδίνης σε απάντηση στην ηπατική δυσλειτουργία και ένα σημάδι δυσλειτουργίας των TJ με λογικό συνεπακόλουθο τη δυσλειτουργία και του ΑΕΦ.Προκαταρκτικά δεδομένα της χρήσης αντιοξειδωτικών παραγόντων, όπως η αλλοπουρινόλη, αφήνουν να διαφανεί ένας προστατευτικός ρόλος όσον αφορά τη μετατόπιση της οκλουδίνης σε BDL αρουραίους.Εν συντομία, η παρούσα πειραματική μελέτη παρουσιάζει την επίδραση του οξειδωτικού στρες, στην εντόπιση της πρωτεΐνης των στενοσυνδέσμων οκλουδίνη στο ενδοθήλιο των εγκεφαλικών τριχοειδών αγγείων σε αρουραίους με απολίνωση χοληδόχου πόρου. Για τη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές ανοσοσήμανσης συνδυαζόμενες με ηλεκτρονική μικροσκοπία και παρουσιάστηκαν δεδομένα εκλεκτικής ως προς την περιοχή εγκεφαλικής δυσλειτουργίας στην ηπατική πάθηση με δυνητική συσχέτιση με τις κλινικές εκδηλώσεις της ηπατικής εγκεφαλοπάθειας.