Ein internationales Forscherkonsortium unter der Leitung des University Health Network (UHN) in Toronto und der Universität Zürich hat den ersten molekularen Atlas der menschlichen Gehirngefäße in Einzelzellauflösung erstellt, der von der frühen Entwicklung bis zum Erwachsenenalter und durch Krankheitsstadien wie Hirntumoren und Hirngefäßfehlbildungen reicht.
In dieser Studie isolierten Forscher Blutgefäße aus sich früh entwickelnden menschlichen Gehirnen, aus erwachsenen Gehirnen, aus Hirntumoren und aus Hirngefäßfehlbildungen. Sie fanden heraus, dass sich Endothelzellen , die die Blutgefäße auskleiden und die Wechselwirkungen zwischen dem Blutkreislauf und dem umgebenden Gewebe regulieren, in verschiedenen Stadien der Gehirnentwicklung unterschiedlich verhalten und in den neurovaskulären Signalnetzwerken des Gehirns möglicherweise eine wichtigere Rolle spielen als bisher angenommen.
Diese Forschungsergebnisse wurden heute in Nature veröffentlicht .
„Das Gefäßsystem des Gehirns, also die Blutgefäßzellen , Gene und Bahnen, sind wichtig für die ordnungsgemäße Funktion des gesunden, sich früh entwickelnden und erwachsenen Gehirns sowie für eine Reihe von Gehirnerkrankungen wie Hirntumoren, Schlaganfall und Gefäßfehlbildungen des Gehirns“, sagt Dr. Thomas Wälchli, korrespondierender Autor der Studie und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Krembil Brain Institute der UHN, beratender Neurochirurg an der Abteilung für Neurochirurgie Victor Horsley am University College London (UCL) sowie außerordentlicher Professor/leitender Clinical Research Fellow am UCL Cancer Institute.
Forscher fanden heraus, dass das Gefäßsystem im gesunden Gehirn eines Erwachsenen mit der Zeit fast vollständig aufhört zu wachsen, aber ein Gehirntumor oder eine Gefäßfehlbildung im Gehirn kann das Blutgefäßwachstum im Gehirngewebe reaktivieren, ähnlich dem Blutgefäßwachstum in einem sich früh entwickelnden Gehirn. Diese Entdeckung wurde bisher noch nie beschrieben.
Das Forschungsteam zeigte außerdem erstmals, wie sich die Gefäße des menschlichen Gehirns von denen außerhalb des Gehirns unterscheiden, und zwar sowohl während der frühen Gehirnentwicklung als auch im Erwachsenenalter. Und wenn eine Krankheit auftritt, ähneln die Gefäße des Gehirns eher denen eines peripheren Organs.
Bei einer Krankheit sind die typischen Merkmale der menschlichen Gehirngefäße teilweise verändert. Ein Beispiel sind die Endothelzellen der Blut-Hirn-Schranke, die als „Filter“ und Torwächter des Gehirns für Substanzen, Toxine und Medikamente fungieren. Endothelzellen können auch die Wechselwirkung mit dem Immunsystem des Körpers beeinflussen. Bei einer Krankheit helfen diese Zellen, immunspezifische Eigenschaften hochzuregulieren, was bedeutet, dass sich Endothelzellen zu „Antigen-präsentierenden Zellen“ entwickeln können, die eine Immunreaktion auslösen.
„Es wird viele Jahre dauern, aber wenn wir herausfinden können, was in einem sich früh entwickelnden Gehirn passiert und wie diese Blutgefäßnetzwerke im Laufe der Zeit wachsen, wie sie sich zu Arterien, Kapillaren und Venen entwickeln und mit dem Immunsystem interagieren, können wir die Wachstumsmuster der Tumorgefäße besser verstehen“, sagt Dr. Wälchli.
„Sowohl das sich früh entwickelnde Gehirn als auch Hirntumore und Gefäßfehlbildungen des Gehirns zeichnen sich durch Blutgefäßwachstum und Immunsuppression aus, die ein ungestörtes Gewebewachstum ermöglichen. Wenn wir das Wachstum der Blutgefäße dämpfen oder hemmen und gleichzeitig das Immunsystem stärken können, bietet sich dies als potenzielle therapeutische Anwendung an.“
