Blood-brain barrier permeability in healthy rats and rats with experimental C6 glioma after fractionated radiotherapy of the brain

Zh Vopr Neirokhir Im N N Burdenko. 2015;79(3):15-26. doi: 10.17116/neiro201579315-26.
[Article in English, Russian]

Abstract

Objective: To evaluate the effect of fractionated radiotherapy on permeability of the blood-brain barrier in healthy rats and rats with C6 glioma in vivo.

Material and methods: An increase in BBB permeability in C6 glioma was assessed by dynamic MRI monitoring (glioma size before and after radiation therapy in combination with immunotherapy, n=30) and confocal microscopy (fluorescence imaging of tumor invasion boundaries in a dose-dependent experiment for the amount of injected antibodies). In healthy rats, BBB permeability to macromolecular substances (MMS) was assessed by ELISA (n=23, 192 plasma samples) and confocal microscopy (n=7).

Results: It was shown that BBB permeability to biological macromolecules in blood-brain and brain-blood directions was increased after fractionated radiotherapy.

Conclusion: Drug delivery to the brain can be improved using therapeutic doses of radiation treatment that affects the BBB and minimizes the risk of serious side effects that are often associated with the drug dose.

Опухоли головного мозга сопровождаются нарушением функций гематоэнцефалического барьера (ГЭБ), однако поступление лекарственных препаратов в клетки-мишени остается по-прежнему затрудненным. Цель исследования - оценка влияния фракционной радиотерапии на проницаемость гематоэнцефалического барьера на здоровых крысах и крысах с глиомой С6 in vivo. Материал и методы. Увеличение проницаемости ГЭБ при глиоме С6 оценивали методом мониторинга магнитно-резонансной томографии (объем глиомы до и после радиотерапии в комбинации с иммунотерапией, n=30) и конфокальной микроскопии (флуоресцентная визуализация границ опухолевой инвазии в дозозависимом эксперименте по количеству вводимых антител). На здоровых крысах оценку проницаемости ГЭБ для высокомолекулярных соединений проводили методом иммуноферментного анализа ELIZA (n=23; 192 образца плазмы крови) и конфокальной микроскопии (n=7). Результаты. Было показано повышение проницаемости ГЭБ после фракционированной радиотерапии в направлениях 'кровь-мозг' и 'мозг-кровь' для высокомолекулярных биологических молекул. Заключение. Воздействие на ГЭБ облучением в терапевтических дозах может улучшить доставку лекарственных препаратов в головной мозг и тем самым минимизировать риск серьезных побочных явлений, связанных чаще всего с дозой лекарственного средства.

MeSH terms

  • Animals
  • Blood-Brain Barrier / metabolism*
  • Brain Neoplasms / radiotherapy*
  • Capillary Permeability*
  • Dose Fractionation, Radiation*
  • Glioma / radiotherapy*
  • Radioimmunotherapy
  • Rats
  • Rats, Wistar