The effect of small extracellular vesicles on the integrity of the blood-brain barrier

Abstract

One in six people worldwide will experience a stroke. The resulting loss of oxygen and glucose rapidly disrupts the blood-brain barrier (BBB) and worsens neuronal damage. Restoring the BBB integrity is essential for recovery. Recent research has highlighted the therapeutic potential of extracellular vesicles (EVs), particularly those derived from stem and progenitor cells, due to their ability to mediate cellular communication and promote tissue repair. This thesis examines EVs derived from neural precursor cells (NPC-EVs) and their potential to repair the BBB after ischemic injury in vitro. Extracellular particles were isolated by tangential flow filtration, confirmed as EVs by MADLS and protein marker profiling. Their pro-angiogenic activity was verified in a tube formation assay. A static BBB co-culture model of endothelial cells, pericytes, and astrocytes was established and validated using TEER, permeability assays, immunocytochemistry, and western blot. After inducing injury through oxygen-glucose deprivation and reperfusion, NPC-EVs were applied at different doses. EVs treatment improved barrier function, reduced permeability, and increased tight junction protein levels compared to untreated (injured) controls. We have hypothesized that NPC-EVs function through activation of the Wnt pathway...

Každý šestý člověk na světě prodělá cévní mozkovou příhodu. Ztráta kyslíku a glukózy rychle narušuje hematoencefalickou bariéru (HEB) a zhoršuje poškození neuronů. Obnovení integrity HEB je proto zásadní pro následnou regeneraci. Nedávné studie zvýraznily terapeutický potenciál extracelulárních vezikul (EVs), zejména těch odvozených z kmenových a progenitorových buněk, díky jejich schopnosti modulovat buněčnou komunikaci a podporovat regeneraci tkání. Tato diplomová práce se zabývá EVs odvozenými z neurálních prekurzorových buněk (NPC-EV) a jejich potenciálem obnovit HEB po ischemickém poškození in vitro. Extracelulární částice byly izolovány pomocí tangenciální filtrační metody, potvrzeny jako EVs pomocí MADLS a profilace markerů a jejich pro-angiogenní aktivita byla ověřena v testu tvorby kapilárních struktur. Byl vytvořen a validován statický ko-kultivační model HEB zahrnující endoteliální buňky, pericyty a astrocyty, a to pomocí TEER měření, permeabilitních testů, imunocytochemie a western blotu. Po navození poškození metodou deprivace kyslíku a glukózy s následnou reperfuzí byly NPC-EVs aplikovány v různých dávkách. Ošetření EVs vedlo ke zlepšení bariérové funkce, snížení permeability a zvýšení hladin proteinů těsných spojů ve srovnání s neošetřenými (poškozenými) kontrolami. Na základě našich...