Sie befinden sich hier

Inhalt

Prof Dr. Horst Schroten

Die Blut-Hirnschranke (BHS) und die Blut-Liquorschranke (BLS) sind spezifische Barrieren zwischen dem Blutkreislauf und dem zentralen Nervensystem (ZNS). Während die BHS von den Endothelzellen der Hirnkapillaren mit Unterstützung durch Astrozyten und Perizyten gebildet wird (neurovaskuläre Einheit), stellen die Epithelzellen des Plexus choroideus das morphologische Korrelat der BLS dar.

Beide Barrieren können von pathogenen Erregern (Viren, Bakterien und eukaryonte Erreger) als Eintrittspforte in das ZNS genutzt werden. In der Folge kommt es zu ernsthaften Entzündungsreaktionen im Gehirn, u.a. in Form einer Meningitis oder Enzephalitis. Eine besondere Rolle kommt hierbei körpereigenen Immunzellen zu, welche als Antwort auf die Erreger über die BHS oder die BLS in das ZNS einwandern und dort maßgeblich zur Entzündung beitragen können.

Einen weiteren Forschungsschwerpunkt stellt die Überwindung der BHS und/oder der BLS durch Tumorzellen, u.a. von Neuroblastomzellen, dar. Da die meisten Zytostatika die BHS sowie die BLS schlecht penetrieren, stellt das ZNS für diese Zellen einen geschützten Raum dar, von dem aus im Verlauf einer Therapie oder nach Abschluss der Erhaltungschemotherapie eine erneute Progression ausgehen kann.

Die Forschung der Klinik für Kinder- und Jugendmedizin verfolgt die folgenden Ziele:

  1. Etablierung funktioneller in vitro Modelle der BHS und der BLS
  2. Analyse der Interaktionen von Erregern und Immunzellen mit Wirtszellen/Rezeptoren, insbesondere mit Integrinen und extrazellulären Matrix Proteinen
  3. Untersuchung der Wirtsantwort nach bakterieller oder viraler Stimulation und Untersuchung von Signaltransduktionswegen und Regulation der Barrierefunktion
  4. Analyse von Konsequenzen dieser Interaktionen für die Transkription von entzündungsfördernden Genen (z. B. Zytokingene), Phagozytose sowie antibakterielle Effektormechanismen
  5. Identifizierung rationaler Ziele einer adjuvanten Therapie invasiver Infektionen durch die Aufschlüsselung pathogenetischer Abläufe
  6. Aufdeckung von Mechanismen der Migration von Tumorzellen über die BHS sowie die BLS in humanen in vitro Modellen
  7. Bestimmung des Einflusses von Chemokinen und Zelladhäsionsmolekülen auf die Tumorzelltransmigration
  8. Aufklärung der Funktion proinflammatorischer Zytokine sowie Chemotherapeutika während der Transmigration der Tumorzellen 
Verlauf einer bakteriellen Meningitis: Mit Ausnahme einer direkten Infektion des zentralen Nervensystems (ZNS) – z. B. während eines Schädel-Hirn-Traumas – erfolgt die bakterielle Meningitis nach einem „klassischen“ Verlauf: Im Anschluss an die Kolonisierung von Schleimhäuten (1) kommt es zur Invasion (2) der Erreger in den Blutkreislauf, in welchem sie überleben (3) und sich verteilen (4). Über die Blut-Hirn-Schranke (BHS) oder die Blut-Liquor-Schranke (BLS) dringen die Erreger in das ZNS ein (5), wo sie optimale Bedingungen zur Vermehrung und Ausbreitung (6) vorfinden. Nach Erreichen einer kritischen Erregerkonzentration kommt es zur subarachnoidalen Entzündung der Hirnhäute (7) und der Ausbildung einer Meningitis (aus Adam und Schroten, 2004).

Eigene relevante Publikationen

  1. Schwerk C, Tenenbaum T, Kim KS, Schroten H: The choroid plexus-a multi-role player during infectious diseases of the CNS. Front Cell Neurosci, 9: 80, 2015.
  2. Asmat TM, Tenenbaum T, Jonsson AB, Schwerk C, Schroten H: Impact of calcium signaling during infection of Neisseria meningitidis to human brain microvascular endothelial cells. PLoS One, 9: e114474, 2014.
  3. Schwerk C, Papandreou T, Schuhmann D, Nickol L, Borkowski J, Steinmann U, Quednau N, Stump C, Weiss C, Berger J, Wolburg H, Claus H, Vogel U, Ishikawa H, Tenenbaum T, Schroten H: Polar invasion and translocation of Neisseria meningitidis and Streptococcus suis in a novel human model of the blood-cerebrospinal fluid barrier. PLoS One, 7: e30069, 2012.
  4. Wewer C, Seibt A, Wolburg H, Greune L, Schmidt MA, Berger J, Galla HJ, Quitsch U, Schwerk C, Schroten H, Tenenbaum T: Transcellular migration of neutrophil granulocytes through the blood-cerebrospinal fluid barrier after infection with Streptococcus suis. J Neuroinflammation, 8: 51, 2011.
  5. Tenenbaum T, Papandreou T, Gellrich D, Friedrichs U, Seibt A, Adam R, Wewer C, Galla HJ, Schwerk C, Schroten H: Polar bacterial invasion and translocation of Streptococcus suis across the blood-cerebrospinal fluid barrier in vitro. Cell Microbiol, 11: 323-336, 2009.
  6. Tenenbaum T, Spellerberg B, Adam R, Vogel M, Kim KS, Schroten H: Streptococcus agalactiae invasion of human brain microvascular endothelial cells is promoted by the laminin-binding protein Lmb. Microbes Infect, 9: 714-720, 2007.
  7. Adam R, Rüssing D, Adams O, Ailyati A, Sik Kim K, Schroten H, Däubener W: Role of human brain microvascular endothelial cells during central nervous system infection. Significance of indoleamine 2,3-dioxygenase in antimicrobial defence and immunoregulation. Thromb Haemost, 94: 341-346, 2005.
  8. Tenenbaum T, Bloier C, Adam R, Reinscheid DJ, Schroten H: Adherence to and invasion of human brain microvascular endothelial cells are promoted by fibrinogen-binding protein FbsA of Streptococcus agalactiae. Infect Immun, 73: 4404-4409, 2005.
  9. Schroten H, Spors B, Hucke C, Stins M, Kim KS, Adam R, Däubener W: Potential role of human brain microvascular endothelial cells in the pathogenesis of brain abscess: inhibition of Staphylococcus aureus by activation of indoleamine 2,3-dioxygenase. Neuropediatrics, 32: 206-210, 2001.
  10. Däubener W, Spors B, Hucke C, Adam R, Stins M, Kim KS, Schroten H. Restriction of Toxoplasma gondii growth in human brain microvascular endothelial cells by activation of indoleamine 2,3-dioxygenase. Infect Immun, 69: 6527-6531, 2001.

Kontextspalte