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Interaction and uptake mechanisms of extracellular vesicles with the blood-brain barrier in vitro
Sonja Damberger
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molecular Biology
Betreuer*in
Winfried Neuhaus
DOI
10.25365/thesis.81064
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-13817.34038.699528-8
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Blut-Hirn-Schranke (BHS), die aus spezialisierten Endothelzellen in den Blutkapillaren gebildet wird, reguliert den molekularen Austausch zwischen Blut und Gehirn. Kleine extrazelluläre Vesikel (kEVs, <200 nm) fungieren als endogene Mediatoren der interzellulären Kommunikation und gelten als vielversprechende Vehikel für die Verabreichung von Medikamenten an das zentrale Nervensystem. Unter Verwendung der menschlichen mikrovaskulären Gehirnendothelzelllinie hCMEC/D3 untersuchte diese Studie die Aufnahme von kEVs, den intrazellulären Transport und die Transzytose über die BHS. KEVs wurden hauptsächlich über Makropinozytose und Caveolin/Lipid-Raft-abhängige Wege internalisiert, akkumulierten in lysosomalen Kompartimenten und zeigten keine Anzeichen von Transzytose. Im Gegensatz dazu durchquerten 100 nm große Nanoplastikpartikel die BHS in vitro. Die Exposition gegenüber dem Giftstoff 6PPD-Chinon reduzierte die Vesikelaufnahme signifikant, ohne den transendothelialen elektrischen Widerstand, die Partikelfreisetzung oder die Zellviabilität zu verändern. Diese Ergebnisse zeigen, dass der kEV-Transport an der BHS streng reguliert und empfindlich gegenüber Umweltstörungen ist. Zudem wurde die Endothelvesikelverarbeitung sowohl als potenzieller Marker als auch als mechanistischen Zusammenhang zwischen Schadstoffexposition und neurovaskulärer Dysfunktion identifiziert. Insgesamt beleuchtet diese Arbeit wichtige molekulare Mechanismen der kEV-Navigation im Kapillarendothel des Gehirns und liefert Erkenntnisse für die Entwicklung von kEV-basierten Therapeutika, sowie das Verständnis der Vesikel-vermittelten Beeinträchtigung der BHS unter Umwelteinflüssen.
Abstract
(Englisch)
The blood-brain barrier (BBB), formed by specialized brain capillary endothelial cells, tightly regulates molecular exchange between blood and brain. Small extracellular vesicles (sEVs, <200 nm) act as endogenous mediators of intercellular communication and hold promise as drug delivery vehicles for the central nervous system. Using the human brain microvascular endothelial cell line hCMEC/D3, this study investigated sEV uptake, intracellular trafficking, and transcytosis across the BBB in vitro. SEVs were internalized mainly via macropinocytosis and caveolin/lipid raft-dependent pathways, localised to lysosomal compartments, and showed no evidence of transcytosis. In contrast, 100 nm nanoplastic particles traversed the BBB model. Exposure to toxicant 6PPD-quinone significantly reduced vesicle uptake without altering transendothelial electrical resistance, particle release, or cell viability. These findings demonstrate that sEV trafficking at the BBB is tightly regulated and sensitive to environmental perturbation, while identifying endothelial vesicle processing as both a potential marker and a mechanistic link between pollutant exposure and neurovascular dysfunction. Overall, this work elucidates key molecular mechanisms of sEV navigation in the brain capillary endothelium and provides insight for developing sEV-based therapeutics and understanding vesicle-mediated BBB compromise in disease.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Blut-Hirn-Schranke kleine extrazelluläre Vesikel kEVs BHS in vitro Model 6PPD-q
Schlagwörter
(Englisch)
small extracellular vesicle blood-brain barrier sEVs BBB in vitro model uptake permeation 6PPD-q Confocal microscopy
Autor*innen
Sonja Damberger 
Haupttitel (Englisch)
Interaction and uptake mechanisms of extracellular vesicles with the blood-brain barrier in vitro
Publikationsjahr
2026
Umfangsangabe
VI, 134 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Winfried Neuhaus
Klassifikation
42 Biologie > 42.15 Zellbiologie
AC Nummer
AC17861666
Utheses ID
80689
Studienkennzahl
UA | 066 | 865 | |