Effects of Hypoxia on an in Vitro Blood-Brain Barrier

Abstract

Using a cell culture model of the BBB, we investigated the brain capillary ECs response to hypoxia. ECs contain the same free-radical protecting enzymes and glutathione as isolated capillaries. These anti-oxidant enzymes and GSH are not induced by astrocytes. These results clearly show that ECs could be a relevant model to study the effects of hypoxia at the BBB level. In the time course of hypoxia, free radical detoxifying enzymes and GSH level decrease. Concomittant rearrangements of F-actin of the ECs and a decrease in the ATP level might explain the paracellular permeability increase of the monolayer. An apoptotic process is detected by in situ end labeling of DNA. This suggests that hypoxia alters some functions of the ECs monolayer and increases the susceptibility of the BBB to further oxidative damages.

Résumé

Utilisant un modèle in vitro de BHE, nous avons étudié la réponse des CEs à l’hypoxie. Elles présentent les mêmes taux d’enzymes de protection des radicaux libres et de glutathion que les capillaires. Ces enzymes anti-oxydantes et le GSH ne sont pas induits par les astrocytes. Ces résultats montrent que les CEs de la coculture constitue un modèle d’étude pertinent des effets de l’hypoxie au niveau de la BHE. Au cours de l’hypoxie, les enzymes détoxifiantes des radicaux libres et le taux de GSH diminuent. La réorganisation de la F-actine des CEs concomitante d’une diminution des taux d’ATP peuvent expliquer une augmentation de la perméabilité paracellulaire de la monocouche. De plus, un processus apoptotique est détecté par un marquage in situ de l’ADN. Ceci suggère que l’hypoxie fragilise la BHE et augmente ainsi sa sensibilité aux attaques oxydantes survenant lors de la réoxygénation.