Die Schutzbarriere des Gehirns ist weit komplexer als gedacht
Die Blut-Hirn-Schranke hält schädliche Substanzen vom Gehirn fern. Jahrzehntelang galt sie als nahezu undurchdringliche Mauer. Eine neue Proteinkarte ihrer Innenoberfläche zeigt etwas weit Ausgefeilteres – und eröffnet neue Ansätze für die Behandlung von Hirnerkrankungen.
Die Blut-Hirn-Schranke gehört zu den meistdiskutierten Strukturen in der Medizin. Sie schützt das Gehirn vor Krankheitserregern und Giftstoffen – blockiert aber auch mehr als neunzig Prozent aller Wirkstoffkandidaten auf dem Weg zu ihrem Zielort. Medikamente ins Gehirn zu schleusen zählt zu den ältesten ungelösten Problemen der Neuropharmakologie. Eine in Science veröffentlichte Studie liefert nun ein detailliertes Proteom – ein umfassendes Inventar der Proteine – auf der luminalen Oberfläche cerebraler Blutgefäße. Das ist die Innenseite der Gefäßwand, die direkte Kontaktfläche zwischen strömendem Blut und Hirngewebe.
Die Ergebnisse überraschten die Forschenden: Hunderte von Proteinen, die bislang nicht mit der Blut-Hirn-Schranke in Verbindung gebracht worden waren, tauchten in den Daten auf – darunter mehrere, die offenbar aktiv die Durchlässigkeit der Schranke regulieren. Statt einer passiven physischen Mauer erscheint die Struktur zunehmend als dynamisches Steuerungssystem, das molekulare Signale kontinuierlich verarbeitet und anpasst, was es passieren lässt.
Eine Landkarte für den Wirkstofftransport
Für die Neurowissenschaften und die pharmazeutische Forschung ist das potenziell wegweisend. Der Wirkstofftransport über die Blut-Hirn-Schranke ist eines der hartnäckigsten Hindernisse bei der Entwicklung von Therapien gegen Alzheimer, Parkinson, Hirntumoren und Schlaganfall. Die neue Proteinkarte identifiziert Transportmoleküle, die als molekulare „Trojanische Pferde" funktionieren könnten: Indem man Wirkstoffe an Moleküle knüpft, die die Schranke bereits erkennt und transportiert, ließe sich therapeutisches Material möglicherweise ins Gehirn einschleusen.
Mehrere der neu identifizierten Proteine scheinen außerdem die Integrität der Schranke selbst zu regulieren – sie machen diese durchlässiger oder weniger durchlässig, je nach Signalen aus dem Gehirn oder dem Blutkreislauf. Das legt nahe, dass die Schranke nicht nur schützt, sondern aktiv mit dem übrigen Körper kommuniziert – ein Konzept, das in der Neuroimmunologie zunehmend Anklang findet.
Alterung und eine undicht werdende Schranke
Aus einer Longevity-Perspektive sticht eine weitere Implikation hervor. Die Integrität der Blut-Hirn-Schranke nimmt mit dem Alter ab. Bei älteren Menschen und Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen wird die Schranke zunehmend durchlässig – was zur chronischen Neuroinflammation beiträgt, die den neuronalen Schaden beschleunigt. Sollten die neu identifizierten Proteine tatsächlich Regulatoren dieser Integrität sein, könnten sie Angriffspunkte für Therapien darstellen, die darauf abzielen, die Schrankenfunktion bis ins hohe Alter aufrechtzuerhalten.
Die Studie liefert keine Behandlungsmethode – das ist nicht der Anspruch grundlegender Proteomforschung. Aber sie gibt Forschenden etwas in die Hand, das bislang fehlte: ein detailliertes molekulares Handbuch für eines der wichtigsten Schutzsysteme des Gehirns, dessen Verfall zu den frühesten molekularen Ereignissen beim kognitiven Abbau zählen dürfte.