DOI: https://doi.org/10.1111/bph.70446
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42112566
تاريخ النشر: 2026-05-11
المؤلف: András Harazin وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات هيكل ووظيفة الحواجز
نظرة عامة
تبحث الدراسة في دور الأدينوزين كجزيء إشارة في تعديل ضيق الحاجز الدموي الدماغي (BBB) تحت ظروف مرضية. كانت الدراسة تهدف إلى توضيح التأثيرات المباشرة والمستقطبة للأدينوزين على BBB باستخدام نماذج مشتركة ونماذج حية. تم قياس تعبير مستقبلات الأدينوزين من خلال تفاعل البوليميراز المتسلسل العكسي الكمي (qRT-PCR)، وتم بناء نماذج BBB من خلايا بطانة الدماغ من الفئران، والخلايا المحيطية، والخلايا الدبقية. تم تعريض هذه النماذج لعلاجات مع الأدينوزين ومضاد مستقبلات A2A SCH-58261 في كلا من الحيز اللمعي والحيز غير اللمعي. تم تقييم وظيفة الحاجز من خلال ديناميات المقاومة، والمقاومة الكهربائية، ونفاذية الفلورسئين.
كشفت النتائج الرئيسية أن مستقبلات الأدينوزين، وخاصة مستقبلات A2A، كانت معبر عنها في خلايا BBB. أظهر الأدينوزين تأثيرًا مستقطبًا، حيث ضيق الحاجز بين الخلايا من الجانب اللمعي بينما زاد من نفاذية الفلورسئين من الجانب غير اللمعي. ومن الجدير بالذكر أن التأثير غير اللمعي لوحظ أثناء النوم وحرمان النوم، مما يشير إلى استجابة تعتمد على السياق. تشير النتائج إلى أن تأثيرات الأدينوزين يتم وساطتها بشكل أساسي من خلال مستقبلات لمعية على خلايا بطانة الدماغ ومُستقبلات غير لمعية على كل من خلايا بطانة الدماغ والخلايا المحيطية، كما يتضح من ملف المستقبلات وتأثيرات الحجب لـ SCH-58261.
مقدمة
في المقدمة، يبرز المؤلفون أهمية الأدينوزين كجزيء إشارة حاسم في كل من الجهاز العصبي المحيطي والمركزي (CNS)، حيث يؤثر على الوظائف القلبية الوعائية والنشاط العصبي، على التوالي. مستقبلات الأدينوزين، التي ترتبط ببروتين G وتشمل الأنواع الفرعية A1 و A2A و A2B و A3، تظهر أنماط تعبير مميزة عبر الأنسجة المختلفة، مما يؤدي إلى تأثيرات دوائية فريدة. في CNS، يرتبط الأدينوزين بتنظيم العمليات الفسيولوجية مثل النوم ويرتبط بحالات مرضية مثل مرض الزهايمر والإقفار. ومن الجدير بالذكر أن الأدينوزين يتراكم أثناء اليقظة ويعمل كإشارة محدثة للنوم عبر مستقبلات A1 في الخلايا النجمية، بينما تؤدي المستويات المتزايدة أثناء حرمان النوم إلى تنشيط مستقبلات A2A، مما يساهم في ضعف الإدراك.
يناقش المؤلفون أيضًا دور السيتوكينات والالتهاب العصبي في خلل الحاجز الدموي الدماغي (BBB) أثناء تقييد النوم، حيث تظهر مضادات مستقبلات A2A إمكانية التخفيف من هذه التأثيرات. يشيرون إلى التعبير المستقطب لمستقبلات ونواقل BBB، والتي تعتبر حاسمة للحفاظ على التوازن والوظائف الواقية. على الرغم من وجود مستقبلات الأدينوزين على خلايا بطانة الدماغ، إلا أن ملفات المستقبلات المحددة والآليات التي ينظم بها الأدينوزين نفاذية BBB لا تزال غير مفهومة جيدًا. يهدف المؤلفون إلى دراسة هذه الجوانب من خلال فحص ملف مستقبلات الأدينوزين في أنواع مختلفة من خلايا الدماغ وتقييم التغيرات في نفاذية BBB بعد إعطاء الأدينوزين في نماذج حية وفي المختبر.
طرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المواد والأساليب المستخدمة في بحثهم. تم الحصول على جميع المواد الكيميائية من شركة سيغما-ألدريتش، وهي شركة تابعة لميرك، ومقرها في دارمشتات، ألمانيا. تم إعداد الأدينوزين عن طريق إذابته في الماء المقطر، مع استخدام تركيزات 1 و 3 و 10 مليمول في التجارب.
تؤكد المنهجية على أهمية نقاء المواد الكيميائية وإعدادها، وهو أمر حاسم لضمان موثوقية النتائج التجريبية. من المحتمل أن يتم توضيح مزيد من التفاصيل حول تصميم التجربة، بما في ذلك البروتوكولات المحددة والتقنيات التحليلية، في الأقسام التالية من الورقة.
مناقشة
توضح قسم المناقشة في هذه الورقة البحثية دور الأدينوزين في تعديل نفاذية الحاجز الدموي الدماغي (BBB)، مع تسليط الضوء على تأثيراته المستقطبة على خلايا بطانة الدماغ والخلايا المحيطية. تكشف الدراسة أن الأدينوزين، عند إعطائه من الجانب اللمعي، يعزز من ضيق BBB، بينما يزيد من نفاذية الحاجز بين الخلايا عند تطبيقه من الجانب غير اللمعي. تشير هذه الفعالية المزدوجة إلى أن الأدينوزين يمكن أن يؤثر بشكل مختلف على سلامة BBB اعتمادًا على موقع إدارته. ومن الجدير بالذكر أن استخدام حاصر مستقبلات A2A SCH-58261 يشير إلى أن الأدينوزين اللمعي الحاد لا يضر بسلامة الحاجز بين الخلايا، مما يشير إلى آثار علاجية محتملة لحالات مثل حرمان النوم.
تدعم النتائج نماذج تجريبية متنوعة، بما في ذلك الثقافات المشتركة في المختبر والتقييمات الحية في الفئران والجرذان. تؤكد الدراسة أن مستقبلات الأدينوزين، وخاصة A2A، معبر عنها بشكل أساسي في خلايا بطانة الدماغ والخلايا المحيطية، مما يعزز أهميتها في تنظيم BBB. كما تؤكد الأبحاث على أهمية فهم الآليات وراء تأثيرات الأدينوزين، حيث قد تقدم رؤى حول استراتيجيات علاجية للحفاظ على سلامة BBB في الحالات المرضية. بشكل عام، تؤكد التأثيرات المستقطبة للأدينوزين على نفاذية BBB على دوره المعقد في التوازن العصبي الوعائي والآثار المحتملة على الاضطرابات العصبية.
DOI: https://doi.org/10.1111/bph.70446
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42112566
Publication Date: 2026-05-11
Author(s): András Harazin et al.
Primary Topic: Barrier Structure and Function Studies
Overview
The research investigates the role of adenosine as a signaling molecule in modulating the tightness of the blood-brain barrier (BBB) under pathological conditions. The study aimed to elucidate the direct and polarized effects of adenosine on the BBB using both co-culture and in vivo models. The expression of adenosine receptors was quantified through quantitative reverse transcription PCR (qRT-PCR), and BBB models were constructed from primary rat brain endothelial cells, pericytes, and glial cells. These models were subjected to treatments with adenosine and the A2A receptor antagonist SCH-58261 in both the luminal and abluminal compartments. Barrier function was assessed via impedance kinetics, electrical resistance, and fluorescein permeability.
Key findings revealed that adenosine receptors, predominantly A2A receptors, were expressed in BBB cells. Adenosine demonstrated a polarized effect, tightening the paracellular barrier from the luminal side while increasing fluorescein permeability from the abluminal side. Notably, the abluminal effect was observed during sleep and sleep deprivation, indicating a context-dependent response. The results suggest that the effects of adenosine are primarily mediated through luminal receptors on brain endothelial cells and abluminal receptors on both brain endothelial cells and pericytes, as evidenced by the receptor profile and the blocking effects of SCH-58261.
Introduction
In the introduction, the authors highlight the significance of adenosine as a crucial signaling molecule in both peripheral and central nervous systems (CNS), where it influences cardiovascular functions and neuronal activity, respectively. Adenosine receptors, which are G-protein coupled and include subtypes A1, A2A, A2B, and A3, exhibit distinct expression patterns across various tissues, leading to unique pharmacological effects. In the CNS, adenosine is implicated in regulating physiological processes such as sleep and is linked to pathological conditions like Alzheimer’s disease and ischemia. Notably, adenosine accumulates during wakefulness and acts as a somnogenic signal via A1 receptors in astrocytes, while increased levels during sleep deprivation activate A2A receptors, contributing to cognitive impairment.
The authors further discuss the role of cytokines and neuroinflammation in blood-brain barrier (BBB) dysfunction during sleep restriction, with A2A receptor antagonists showing potential to mitigate these effects. They note the polarized expression of BBB transporters and receptors, which are crucial for maintaining homeostasis and protective functions. Although adenosine receptors are present on brain endothelial cells, the specific receptor profiles and the mechanisms by which adenosine regulates BBB permeability remain poorly understood. The authors aim to investigate these aspects by examining the adenosine receptor profile in various brain cell types and assessing BBB permeability changes following adenosine administration in both in vitro and in vivo models.
Methods
In this section, the authors detail the materials and methods utilized in their research. All reagents were sourced from Sigma-Aldrich Corporation, a subsidiary of Merck, based in Darmstadt, Germany. Specifically, adenosine was prepared by dissolving it in distilled water, with concentrations of 1, 3, and 10 mM being employed in the experiments.
The methodology emphasizes the importance of reagent purity and preparation, which are critical for ensuring the reliability of the experimental outcomes. Further details regarding the experimental design, including specific protocols and analytical techniques, are likely to be elaborated in subsequent sections of the paper.
Discussion
The discussion section of this research paper elucidates the role of adenosine in modulating blood-brain barrier (BBB) permeability, highlighting its polarized effects on brain endothelial cells and pericytes. The study reveals that adenosine, when administered luminally, enhances BBB tightness, while it increases paracellular permeability when applied from the abluminal side. This dual action suggests that adenosine can differentially influence BBB integrity depending on its site of administration. Notably, the use of the A2A receptor blocker SCH-58261 indicates that acute luminal adenosine does not compromise BBB paracellular integrity, suggesting potential therapeutic implications for conditions like sleep deprivation.
The findings are supported by various experimental models, including in vitro co-cultures and in vivo assessments in rats and mice. The study confirms that adenosine receptors, particularly A2A, are predominantly expressed in brain endothelial cells and pericytes, reinforcing their significance in BBB regulation. The research also emphasizes the importance of understanding the mechanisms behind adenosine’s effects, as they may offer insights into therapeutic strategies for maintaining BBB integrity in pathological states. Overall, the polarized effects of adenosine on BBB permeability underscore its complex role in neurovascular homeostasis and potential implications for neurological disorders.