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Blut-Hirn-Schranken-Öffnung

Fokale Öffnung der Blut-Hirn-Schranke mittels Ultraschall mit Austritt von intravenös appliziertem Farbstoff (Evans Blue, A-C) bzw. Albumin (D) im beschallten Areal. (E, nicht beschallte Hemisphäre)

Die Therapie zahlreicher Erkrankungen des ZNS wird durch die Barrierefunktion der Blut-Hirn-Schranke (BBB) erschwert. Die aus spezialisierten Kapillaren, einer Basalmembran sowie Astrozyten mit ihren Fortsätzen als Hauptkomponenten bestehende Einheit dient der Aufrechterhaltung der Ionenbalance und verhindert einen Übertritt von Makromolekülen, denen die meisten Therapeutika zuzurechnen sind, in das ZNS.

Seit einigen Jahren gewinnt der Einsatz von kontrastmittelunterstütztem Ultraschall zunehmend an Bedeutung. Unter Verwendung geeigneter Ultraschallparameter kann eine transkranielle Beschallung von intravenös applizierten Microbubbles eine fokale und reversible BBB-Öffnung induzieren. Hierzu scheint vorwiegend eine repetitive Oszillation der Ultraschall-angeregten Microbubbles mit Induktion von Scherspannung an den Gefäßwänden beizutragen. Der molekulare Mechanismus der eigentlichen Ultraschall-induzierten BBB-Öffnung ist noch nicht abschließend geklärt. Tierexperimentelle Arbeiten legen eine transiente Desintegration der Tight junctions nahe, die bei intakter Blut-Hirn-Schranke den parazellulären Raum zwischen den Endothelien siegelartig verschließen.

Unsere aktuellen Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Transfer von intravenös applizierten viralen Vektoren, die die intakte BBB nicht überwinden, in das Gehirn mittels Ultraschall-induzierter BBB-Öffnung möglich ist. Die viralen Vektoren konnten fokal im Gehirn, vorwiegend in Neuronen, über die Expression des Zielgens nachgewiesen werden. Diese Methode stellt daher einen experimentellen Therapieansatz für Erkrankungen des ZNS mit fokaler Pathologie wie z.B. Basalganglienerkrankungen (M. Parkinson u.a.) oder auch Tumoren des ZNS dar.

Die neurosonologische Arbeitsgruppe beschäftigt sich zudem mit den pathophysiologischen Vorgängen, die eine Ultraschall-induzierte BBB-Öffnung auslöst. Wir konnten zeigen, dass die beschallten Neuronen mit einer spezifischen Stressreaktion antworten, die dem raschen Abbau geschädigter Proteine und der zügigen Wiederherstellung der gestörten Homöostase dient. Weitere pathophysiologische Auswirkungen sowie Langzeitfolgen der Ultraschall-induzierten BBB-Öffnung werden noch untersucht, entsprechend stehen klinische Studien zu diesem Therapieansatz derzeit noch aus.

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Angelika Alonso

Prof. Dr. med. Angelika Alonso

Oberärztin