dc.contributor.author
Berndt, Philipp
dc.date.accessioned
2018-06-07T21:35:52Z
dc.date.available
2018-01-04T11:26:06.351Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/8149
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-12348
dc.description.abstract
Claudin (Cldn)-5 is thought to dominate the tight junctions (TJs) of the
blood-brain barrier (BBB) with minor contribution of Cldn3, -12 and occludin
(Ocln). However, in Cldn5 knockout mice the BBB appears ultrastructurally
normal (Nitta et al., 2003). Therefore, the involvement of further Cldns and
TJ-associated MARVEL proteins (TAMPs) can be hypothesized. Laser-dissected
brain capillaries exhibit a high expression of Cldn1, -5, -11, -12, -25 and
Ocln, as well as Cldn20 and -26 in mice or Cldn9 and -27 in human. Below one
percent of total Cldn/ TAMP mRNA, tricellulin and 10 further Cldns in mice and
9 partially different Cldns in human are found. mRNA values correlate with
protein expression, quantified by a novel epitope dilution assay. In brain
sections, Cldn3, -4, -5, -11, -12, -20 and -25 are enriched at TJs of
capillaries. Cldn25 with ~50% of total Cldn/ TAMP mRNA, the strongest
expressed TJ protein at the human BBB, neither tightens the paracellular
barrier nor interconnects opposing cells through loop interactions. But a
contribution to the proper TJ strand morphology, possibly through interactions
with other TJ associated proteins is found. Despite lack of the typical PDZ
binding motif, interaction of Cldn25 with the PDZ1 domain of zonula occludens
protein 1 is as pronounced as for classic Cldns. Besides, glycosylation of the
extracellular loop of Cldn25 is found to be crucial for the localization at
the plasma membrane. During post ischemic reperfusion Cldn5 is
transcriptionally up-regulated, supporting a re-establishment of TJs at the
BBB. Cldn1, -3, -12 and Ocln are down-regulated in the early phase of
reperfusion associated with disassembly of TJs due to ischemia. Inversely,
Cldn1 expression is strongly up-regulated in brain endothelial cells upon
silencing of Cldn5. Collectively, in the first complete Cldn/ TAMP profile, in
addition to Cldn5, seven high and eleven low abundant TJ proteins in the brain
endothelium become evident and new insights in their interdependent regulation
are found. Human and mouse share a common profile ex vivo but differ
substantially in quantity. Moreover, in vitro BBB models of isolated
endothelial cells are missing ex vivo-complexity and hence, are of limiting
informational value. A misconception of the complexity of BBB TJs with respect
to Cldn expression was revealed. Furthermore new potential drug targets to
modulate the permeability of the BBB were identified.
de
dc.description.abstract
Derzeit wird angenommen, dass die Tight Junctions (TJs) der Blut-Hirn-Schranke
(BHS) hauptsächlich von Claudin (Cldn)-5 und nur zu geringem Anteil von Cldn3,
-12 und Occludin (Ocln) gebildet werden. Die elektronenmikroskopische Analyse
der BHS in einem Cldn5 Knockout-Maus Modell zeigt jedoch strukturell normale
TJs (Nitta et al., 2003). Daher kann die Beteiligung weiterer Claudine und TJ-
assoziierter MARVEL Proteine (TAMPs) angenommen werden. In Gehirnkapillaren,
die mittels Laser-Mikrodissektion isoliert wurden, konnte eine relativ starke
Expression von Cldn1, -5, -11, -12, -25 und Ocln sowie Cldn20 und -26 in der
Maus oder Cldn9 und -27 im Menschen gefunden werden. Tricellulin sowie 10
weitere Claudine in der Maus und 9 zum Teil andere Claudine im Menschen sind
unter einem Prozent der Gesamttranskriptmenge aller Claudine und TAMPs
exprimiert. Eine Korrelation von Transkriptmenge und Proteingehalt, welcher
mittels einer neuen Epitop Verdünnungsanalyse ermittelt wurde, konnte
festgestellt werden. In Hirnschnitten sind Cldn3, -4, -5, -11, -12, -20 und
-25 an den TJs von Kapillaren angereichert. Cldn25 ist mit ~50% der
Gesamttranskriptmenge aller Claudine und TAMPs das höchst exprimierte TJ
Protein der humanen BHS. Es hat weder eine parazellulär abdichtende Funktion,
noch trägt es zur Adhäsion benachbarter Zellen durch Assoziation der
extrazellulären Schleifen bei. Es konnte allerdings ein Einfluss auf die TJ
Strang Morphologie, möglicherweise über Bindung an TJ assoziierte Proteine,
nachgewiesen werden. Cldn25 bindet, trotz Abweichung vom PDZ Bindungsmotiv,
gleichermaßen an Zonula Occludens Protein 1 wie klassische Claudine. Außerdem
konnte eine Glykosylierung der ersten extrazellulären Schleife von Cldn25 als
essentiell für die Lokalisation in der Plasmamembran identifiziert werden. Bei
Reperfusion der Blutgefäße nach zerebraler Ischämie konnte eine Erhöhung der
Transkriptmenge von Cldn5 in Kapillaren festgestellt werden. Erhöhte Synthese
von Cldn5 ist für die Bildung neuer TJs erforderlich und erklärt die phasische
Entwicklung der BHS Durchlässigkeit. Die mRNAs von Cldn1, -3, -12 und Ocln
waren dagegen in der frühen Phase der Reperfusion als Folge zerebraler
Ischämie reduziert. In Kultur von Hirnendothelzellen führt die Reduktion von
Cldn5 zu einer stark erhöhten Transkription von Cldn1. In dieser Arbeit wurde
erstmals die Expression aller Claudine und TAMPs untersucht. Neben Cldn5
konnten sieben stark und elf schwach exprimierte TJ Proteine im Hirnendothel
nachgewiesen werden und Hinweise auf eine gegenseitige Regulation gefunden
werden. Die BHS von Mensch und Maus ist in ihrer Claudin Komposition
vergleichbar, unterscheidet sich aber in der Quantität einzelner TJ Proteine.
BHS Modelle isolierter Hirnendothelzellen in vitro sind in ihrer Komplexität
bezogen auf die TJ Komposition eingeschränkt, weshalb deren Einsetzbarkeit
kritisch betrachtet werden sollte. Die Annahme, dass die TJs der BHS in Bezug
auf die Expression von Claudinen weniger komplex als TJs von Epithelien sind,
konnte widerlegt werden. Des Weiteren wurden neue Zielproteine für die
Modulation der BHS Permeabilität identifiziert.
de
dc.format.extent
XLIV, 115 Seiten
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
blood-brain barrier
dc.subject
tight junction
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
Claudins and tight junction-associated MARVEL proteins at the blood-brain
barrier – contribution to paracellular barrier formation
dc.contributor.firstReferee
PD Dr. Ingolf E. Blasig
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Petra Knaus
dc.date.accepted
2017-12-05
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000106090-5
dc.title.translated
Claudine und Tight Junction-assoziierte MARVEL-Proteine der Blut-Hirn-Schranke
– Bedeutung für die Bildung einer parazellulären Barriere
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000106090
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000022912
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access