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Die Blut-Hirn-Schranke (BHS) ist eine selektive, semipermeable physiologische Schnittstelle, die hauptsächlich aus spezialisierten zerebralen Endothelzellen besteht, die von Perizyten und Astrozyten unterstützt werden und den molekularen Austausch zwischen dem Blutkreislauf und dem interstitiellen Raum des Gehirns regulieren, um die Mikroumgebung des Zentralnervensystems (ZNS) zu erhalten. Seine Integrität ist für die Erhaltung der ZNS-Homöostase und den Schutz des Nervengewebes vor schädlichen oder toxischen Substanzen unerlässlich1. Die Störung der BHS ist ein allgemein anerkanntes pathologisches Merkmal bei verschiedenen neurodegenerativen Erkrankungen, einschließlich der Parkinson-Krankheit (PD), der Alzheimer-Krankheit und der amyotrophen Lateralsklerose 2,3. Eine beeinträchtigte BHS-Funktion führt zu einer erhöhten Durchlässigkeit, wodurch neurotoxische Verbindungen und Entzündungsmediatoren in das Hirngewebe eindringen und dadurch das Fortschreiten der Krankheit verschlimmernkönnen 4. Daher ist die Bewertung der BHS-Integrität von entscheidender Bedeutung, um tiefere Einblicke in die neurovaskulären und entzündlichen Mechanismen zu gewinnen, die diesen Erkrankungen zugrunde liegen.
Während In-vivo-Nagetier- und In-vitro-Modelle nach wie vor die Goldstandards für die BHS-Forschungsind 5, hat sich der Zebrafisch (Danio rerio) aufgrund seiner genetischen Rückverfolgbarkeit, Kosteneffizienz, einfachen Handhabung und konservierten neuroanatomischen und BHS-Eigenschaften bei Säugetieren zu einem wertvollen Wirbeltiermodell in den Neurowissenschaften entwickelt6. Trotz ihrer zunehmenden Verwendung in neurodegenerativen Studien sind die Methoden zur Beurteilung der BHS-Integrität bei adulten Zebrafischen immer noch begrenzt 7,8. Techniken wie fluoreszierende Tracer-Injektionen oder transgene Reporter wurden bei Larven ausgiebig eingesetzt 9,10, stellen aber bei Erwachsenen aufgrund der Pigmentierung und verminderten Transparenz erhebliche Herausforderungen dar. Daher ist das Ziel der vorliegenden Studie, ein einfaches, reproduzierbares und visuell nachweisbares Protokoll zur Beurteilung der BHS-Permeabilität bei adulten Zebrafischen mittels Evan's Blue (EB) Farbstoff-Extravasation zu etablieren. Diese Methode umfasst sowohl die qualitative Beobachtung als auch die quantitative Messung des Farbstoffaustritts in das Hirngewebe und bietet ein praktisches Werkzeug zur Bewertung der neurovaskulären Integrität unter pathologischen Bedingungen.
Der Evan's Blue-Farbstoff, der an Serumalbumin bindet und normalerweise das intakte BBB11 nicht passieren kann, bietet eine praktikable Alternative zur Beurteilung der Barrierestörung12. Die EB-Extravasation wird in Nagetiermodellen häufig eingesetzt, um BHS-Leckagen bei Erkrankungen wie Schädel-Hirn-Trauma, Schlaganfall und Neuroinflammation zu erkennen13. Seine Anwendung bei erwachsenen Zebrafischen ist jedoch bisher weitgehend unerforscht. Diese Studie stellt eine neuartige Adaption der EB-Farbstofftechnik vor, die für adulte Zebrafische optimiert ist und eine zuverlässige qualitative und quantitative Bewertung der BHS-Permeabilität ermöglicht. Die Methode ist kostengünstig, erfordert nur minimale Spezialausrüstung und kann leicht für mehrere Tiere skaliert werden, was einen praktischen Vorteil gegenüber komplexeren bildgebenden Ansätzen bietet, die typischerweise bei Larven verwendet werden.
Mit diesem Protokoll bewerteten wir die BHS-Integrität sowohl bei gesunden als auch bei erwachsenen Parkinson-Zebrafischen. Zur Induktion von Parkinson im Zebrafisch wurde das Neurotoxin 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP) intraperitoneal verabreicht, nach einer zuvor beschriebenen Methode14. Die Ergebnisse zeigten eine signifikant größere EB-Extravasation im Gehirn von Parkinson-Zebrafischen, was mit der gut dokumentierten BHS-Störung übereinstimmt, die bei Parkinson beobachtet wurde. Diese Ergebnisse bestätigen die Sensitivität und Zuverlässigkeit der Methode und unterstützen ihren Nutzen bei der Verknüpfung von Gefäßpathologie mit molekularen und verhaltensbezogenen Ergebnissen. Diese Technik stellt somit ein wertvolles Werkzeug für Forscher dar, die neurovaskuläre Beiträge zu neurodegenerativen Erkrankungen untersuchen, und kann sowohl in genetischen als auch in toxininduzierten Zebrafischmodellen angewendet werden.