Biểu hiện và vị trí chức năng của P‐glycoprotein tại hàng rào máu-não
Tóm tắt
Cho đến gần đây, hàng rào máu-não được coi là một rào cản lipid tĩnh. Các đặc điểm vật lý của các tế bào nội mô não như sự hiện diện của các khớp nối chặt chẽ, sự thiếu hụt các túi hoặc caveolae và điện trở cao được cho là những thành phần chính cung cấp tính chọn lọc của màng hàng rào máu-não đối với nhiều hợp chất tuần hoàn từ ngoại vi. Tuy nhiên, kết quả từ sinh học phân tử, miễn dịch mô học, sinh hóa học và các nghiên cứu vận chuyển cho thấy rằng các tế bào nội mô não sở hữu một dãy enzyme trao đổi chất không đối xứng (ví dụ: alkaline phosphatase, enzym cytochrome P450, glutathione transferases) và các protein vận chuyển efflux phụ thuộc năng lượng (ví dụ: P-glycoprotein và các protein kháng đa thuốc) đóng vai trò quan trọng đối với chức năng của hàng rào. P-glycoprotein, một chất vận chuyển efflux phụ thuộc năng lượng, liên kết với màng, được biểu hiện trong mô não (ví dụ: tế bào thần kinh đệm và vi mật) cũng như trong các rào cản máu-não và máu-dịch não tủy. Chức năng của nó ở hàng rào máu-não được cho là ngăn chặn sự tích tụ của các hợp chất có khả năng gây hại trong não bằng cách chủ động loại bỏ chúng khỏi não vào tuần hoàn ngoại vi. Đây là một bài đánh giá ngắn về sự biểu hiện và hoạt động của P-glycoprotein tại hàng rào máu-não, báo cáo về vị trí của protein trong các mao mạch não của chuột trong tình huống thực tế cũng như trong một mô hình in vitro được xác định rõ về hàng rào máu-não, dòng tế bào nội mô não RBE4. Phân tích miễn dịch mô học sử dụng các kháng thể đơn dòng P-glycoprotein khác nhau đã chứng minh sự hiện diện của protein dọc theo màng plasma, trong các túi plasmalemmal và màng nhân của các tế bào nội mô não chuột, cả trong tình huống thực tế và in vitro. Phân tích Western blot đã chỉ ra một dải đơn với trọng lượng phân tử từ 170–180 kDa, kích thước đã được báo cáo cho P-glycoprotein, trong các tế bào RBE4. Ngoài ra, kết quả từ các nghiên cứu chức năng cho thấy sự tích tụ của chất nền P-glycoprotein digoxin bởi các tế bào đơn lớp RBE4 được tăng cường đáng kể trong sự hiện diện của các chất ức chế P-glycoprotein tiêu chuẩn (verapamil, cyclosporin A, PSC 833), các chất ức chế protease (saquinavir, ritonavir, indinavir) và chất ức chế chuyển hóa, sodium azide. Những kết quả này chứng minh sự biểu hiện chức năng của P-glycoprotein trong dòng tế bào nội mô não chuột bất tử, RBE4. Các vị trí nội bào mới trong thực tế và in vitro của P-glycoprotein trong các tế bào nội mô não đã được xác định cho thấy rằng chất vận chuyển này có thể đóng một vai trò quan trọng trong sự phân phối tại tế bào của các chất nền trong não. Microsc. Res. Tech. 57:365–380, 2002. © 2002 Wiley‐Liss, Inc.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Abbott NJ, 1992, Development and characterisation of a rat brain capillary endothelial culture: towards an in vitro blood‐brain barrier, J Cell Sci, 103, 23, 10.1242/jcs.103.1.23
Baldini N, 1995, Nuclear immunolocalization of P‐glycoprotein in multidrug‐resistant cell lines showing similar mechanisms of doxorubicin distribution, Eur J Cell Biol, 68, 226
Biedler JL, 1970, Cellular resistance to actinomycin D in Chinese hamster cells in vitro: cross‐resistance, radioautographic and cytogenetic studies, Cancer Res, 30, 1174
Bouchard P, 2001, Morphological and functional studies of the blood‐brain‐barrier during diabetes mellitus
Cecchelli R, 2000, The blood‐brain barrier and drug delivery to the CNS, 65
Chambers TC, 1992, Regulation of phorbol ester and protein kinase C inhibitors, and by a protein phosphatase inhibitor (okadaic acid) of p‐glycoprotein phosphorylation and relationship to drug accumulation in multidrug‐resistant human KB cells, Mol Pharmacol, 41, 1008
Chin JE, 1989, Structure and expression of the human MDR (p‐glycoprotein) gene family, Mol Cell Biol, 9, 388
Choo EF, 2000, Pharmacological inhibition of P‐glycoprotein transport enhances the distribution of HIV‐1 protease inhibitors into brain and testes, Drug Metab Dispos, 28, 655
Diglio CA, 1982, Primary culture of rat cerebral microvascular endothelial cells, Lab Invest, 46, 554
Dorovini‐Zis K, 1991, Culture and characterization of microvascular endothelial cells derived from human brain, Lab Invest, 64, 425
Kessel D, 1970, On the characteristics of actinomycin D resistance in L5178Y cells, Cancer Res, 30, 2695
Lee G, 2001, Functional expression of P‐glycoprotein in rat brain microglia, J Pharmacol Exp Ther, 299, 204
Leung S, 1999, Role of P‐glycoprotein in the renal transport of dideoxynucleoside analog drugs, Can J Physiol Pharmacol, 77, 625, 10.1139/y99-059
Pardridge WM, 1991, Selective transport of anti‐transferrin receptor antibody through the blood‐brain barrier in vivo, J Pharmacol Exp Ther, 259, 66
Regina A, 1999, Dexamethasone regulation or P‐glycoprotein activity in an immortalized rat brain endothelial cell line, GPNT, J Neurochem, 73, 1954, 10.1046/j.1471-4159.1999.01954.x
Sahagun G, 1989, Purification of murine endothelial cell cultures by flow cytometry using fluorescein‐labeled Griffonia simplicifolia agglutinin, Am J Pathol, 134, 1227
Smit JJ, 1993, Homozygous disruption of the murine mdr2 P‐glycoprotein expressed in a porcine kidney epithelial cell line LLCPK1, J Pharmacol Exp Ther, 263, 840
Szabo CS, 1997, Production of pure primary rat cerebral endothelial cell culture: a comparison of different methods, Neurobiology, 5, 1
Tatsuta T, 1992, Functional involvement of P‐glycoprotein in blood‐brain barrier, J Biol Chem, 267, 20383, 10.1016/S0021-9258(19)88713-6
Tsuji A, 2000, The blood‐brain barrier and drug delivery to the CNS, 121
Washington CB, 2000, The disposition of saquinavir in normal and P‐glycoprotein deficient mice, rats, and in cultured cells, Drug Metab Dispos, 28, 1058