During development, netrin guidance cues control cell motility and cell adhesion. Cell-adhesion between endothelial cells at the blood-brain barrier makes the endothelium impermeable to blood-derivatives and immune cells. To establish and maintain this barrier during development, and adulthood, and as well as during disease, brain endothelial cells must develop and sustain these strong adhesive contacts, through expression of tight junction molecules. However, we do not know whether netrins support inter-endothelial cell adhesion at the blood-brain barrier. Given this, we hypothesize that netrin tightens the blood-brain barrier during development, adulthood, and protects it during disease. Methods: To test this, we used both human adult primary brain-derived endothelial cells and newborn netrin-1 knockout mice and evaluated netrin's effect on inter-endothelial cell adhesion and barrier permeability. We also assessed netrins' therapeutic potential to maintain the barrier and limit immune cell infiltration into the central nervous system (CNS) during experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). Results: Our results demonstrate that brain endothelial cells express netrins where they function in three ways. They help to form a tighter blood-brain barrier during development. They also maintain and protect the adult barrier by increasing the expression of endothelial junction molecules, thus promoting inter-endothelial adhesion and reducing protein leakage across the barrier. Netrins also reduce blood-brain barrier breakdown and diminish initial myeloid cell infiltration into the brain and spinal cord during EAE, which delays disease onset and ameliorates disease severity. However, during the chronic phase of EAE, netrin-1 treated mice have higher numbers and more activated T cells in their CNS and exhibit an ataxic gait and limb spasticity. Discussion: We conclude that netrins enhance BBB stability, but have dual functions on immune responses during neuroinflammatory disease. These findings favour the hypothesis that if netrin function was to be manipulated as a therapeutic, early short-term approaches would likely be the most effective. / Au cours du développement, les molécules de la famille des nétrines contribuent à la morphologénèse des organes en contrôlant la motilité et l'adhérence cellulaire. L'adhérence cellulaire entre les cellules endothéliales est une caractéristique importante de la barrière hémato-encéphalique (BHE), ce qui rend l'endothélium imperméable aux molécules sanguines et aux cellules immunitaires. Pour établir et maintenir cette barrière au cours du développement, à l'âge adulte et au cours de la maladie, les cellules endothéliales du cerveau doivent développer et maintenir ces contacts adhésifs en exprimant des molécules de jonction serrées. Cependant, nous ne savons pas si les molécules de la famille des nétrines influencent l'adhérence cellulaire inter-endothéliale de la BHE. Nous avons donc émis l'hypothèse que les nétrines resserrent la BHE au cours du développement, à l'âge adulte, et la protège au cours de la maladie.Méthodes: Pour valider notre hypothèse, nous avons utilisé des cellules endothéliales primaires dérivées des cerveaux humains adultes ou des cerveaux de souris nouveau-nés déficientes en nétrine-1 et évalué l'effet de la nétrine sur l'adhésion cellulaire endothéliale et inter-perméabilité de la barrière. Nous avons également évalué le potentiel thérapeutique des nétrines a restaurer la barrière et l'infiltration de cellules immunitaires limite dans le système nerveux central (SNC) pendant encéphalomyélite allergique expérimentale, un modèle animal de sclérose en plaques. Résultats: Nos résultats démontrent que les nétrines sont exprimées par les cellules endothéliales du cerveau, exprimes nétrines. Au cours du développement les nétrines aident à assurer l'étanchéité de la BHE. Chez les adultes, ils maintiennent et protègent la barrière adulte en augmentant l'expression des molécules de jonctions serrées, favorisant ainsi l'adhérence inter-endothéliale et diminuant les fuites de protéines à travers la BHE. Dans la pathologie de l'EAE, le rôle des nétrins diffère en fonction de la phase de la maladie. Au cours de la phase aigue, les nétrines atténuent la perte de l'intégrité de la BHE et diminuent l'infiltration des cellules myéloïdes dans le SNC. Ceci retarde l'apparition de la maladie et réduit sa sévérité. Au cours de la phase chronique de l'EAE, les souris traitées avec netrin-1 ont un plus grand nombre des cellules T activées dans leurs SNC et présentent une démarche ataxique ainsi qu'une spasticité des membres. Discussion: Nous concluons que les nétrins améliorent la stabilité de la BHE. Ces résultats suggèrent que les nétrines peuvent être envisagée comme agent thérapeutique dans les maladies neuroinflammatoire. Dans ce cas une approche précoce et à court terme serait probablement plus efficace.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.116977 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Podjaski, Cornelia |
| Contributors | Alexandre Prat (Supervisor2), Timothy E Kennedy (Supervisor1) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Integrated Program in Neuroscience) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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