Die Blut-Hirn-Schranke spielt eine zentrale Rolle in der Regulation des Stofftransports zwischen dem Blut und dem zerebralen Gewebe und regelt dadurch die Homöostase von Elektrolyten, Aminosäuren etc. Die Funktion dieser physiologischen Barriere ist aber auch entscheidend für die Entstehung und die Entwicklung von pathologischen Prozessen und Krankheiten wie Morbus Alzheimer, Morbus Huntington, Epilepsie oder Schlaganfall.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich überwiegend mit der Veränderung der Funktionalität der Blut-Hirn-Schranke im Rahmen von zerebraler Ischämie. Die damit verbundenen pathologischen Vorgänge sind abhängig von einem extrazellulär entstehenden Glutamat-Überschuss, der zu einer vermehrten Aktivierung von exzitatorischen Glutamat-abhängigen Rezeptoren und schlussendlich zum Zelltod führt. Einer dieser Rezeptoren ist der in dieser Arbeit behandelte N-methyl-D-Aspartat-Rezeptor (NMDAR).
Studien der letzten Jahre insbesondere von Vivien et al. (2011-2015) bestätigten die bedeutende Rolle der Glycin-Bindungsstelle NR1 des NMDAR in der Entstehung des Zellschadens im zentralen Nervensystem (ZNS), unter anderem auch an dem Blut-Hirn Schranken Endothel. Als weiterer zentraler Regulator dieses Prozesses wurde der tissue-Plasminogen activator (t-PA) identifiziert. Dieser Faktor bindet ebenfalls an die NR1 Untereinheit des NMDAR und aktiviert diesen wiederum. Dieser Mechanismus unterstreicht die Bedeutsamkeit der Glycin-Bindungsstelle an der Entstehung und Entwicklung des zellulären Schadens im Rahmen der zerebralen Ischämie. Dementsprechend sind Glycin-Antagonisten gesucht, die den Schaden durch die Blockade des Rezeptors verhindern können.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden mehrere, am Department für Pharmazeutische Chemie in Wien vorhandene Glycin-Antagonisten getestet. Die optimale Substanz blockiert den durch OGD (oxygen/glucose deprivation) induzierten Schaden der Barriere des Blut-Hirn Schranken in-vitro Schlaganfallmodells. Zudem sollte sie in den angewandten Konzentrationen nicht toxisch sein und geringe Permeabilität durch das Blut-Hirn Schranken in-vitro Modell aufweisen. Dies ist besonders wichtig, um die unerwünschten Nebeneffekte der Glycinantagonisten auf Gliazellen und Neuronen im ZNS zu minimieren. Für die Blut-Hirn Schranken Modelle wurden die Zelllinien cerebEND (immortalisierte, murine Hirnkapillarendothelzellen) und C6 (Rattenglioma) eingesetzt. Die untersuchten Glycinantagonisten konnten die Zellviabilität (EZ4U assay) unter Normoxie als auch OGD-Bedingungen konzentrationsabhängig reduzieren. Dementsprechend wurden nicht-toxische Konzentrationen der Substanzen für die nachfolgenden Transportversuche im Blut-Hirn Schranken Modell verwendet und mittels HPLC analysiert. Die Resultate (Clearance, Wiederfindung, Transportrate) wurden auf den internen Standard Diazepam normalisiert und mit physiko-chemischen Parametern wie ClogP korreliert.
Die Fähigkeit der Glycinantagonisten den durch die OGD-Behandlung verursachten Barriereschaden zu blockieren, wurde in einem Transwell Ko-Kulturmodell bestehend aus cerebEND und C6 Zellen untersucht und anhand der Änderungen des transendothelialer elektrischer Widerstandsmessung und der Permeabilität des parazellularen Markers Carboxyfluoreszein bestimmt.
Zusammenfassend waren beinahe alle ausgewählten Glycinantagonisten im Blut-Hirn Schranken in-vitro Schlaganfallsmodell wirksam. Mit Hilfe der zusätzlich ermittelten Toxizitäts- und Transportdaten könnten die Substanzen mit dem höchsten Potenzial für in-vivo Studien ausgewählt werden.