Molecular anatomy of the brain endothelial barrier: An overview of the distributional features

Current Medicinal Chemistry

Volumn 14, Issue 11, 2007, Pages 1199-1206

  Ueno, Masaki ^a  

^a KAGAWA UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

Blood brain barrier; Caveolae; Circumventricular organ; Clathrin; Glycocalyx; P glycoprotein; Tight junction; Vesiculartransport

Indexed keywords

ALPHA CATENIN; ANTIBIOTIC AGENT; ANTICONVULSIVE AGENT; ANTIDEPRESSANT AGENT; ANTINEOPLASTIC AGENT; BETA CATENIN; BREAST CANCER RESISTANCE PROTEIN; CADHERIN; CARDIAC GLYCOSIDE; CARRIER PROTEIN; CELL ADHESION MOLECULE; CLATHRIN; CLAUDIN; CLAUDIN 1; CLAUDIN 2; CYTOPLASM PROTEIN; GAP JUNCTION PROTEIN; GLYCOPROTEIN P; IMMUNOSUPPRESSIVE AGENT; MEMBRANE PROTEIN; MULTIDRUG RESISTANCE PROTEIN; OCCLUDIN; OPIATE; ORGANIC ANION TRANSPORTER; ORGANIC CATION TRANSPORTER; OXYTETRACYCLINE; PROTEIN P120; PROTEIN ZO1; PROTEINASE INHIBITOR; UNINDEXED DRUG;

ASTROCYTE; BLOOD BRAIN BARRIER; BRAIN REGION; CAVEOLA; CELL JUNCTION; CELL TRANSPORT; CELL VACUOLE; CYTOPLASM; DRUG PENETRATION; DRUG TRANSPORT; ENDOCYTOSIS; ENDOTHELIUM CELL; GLYCOCALYX; HUMAN; MEMBRANE PERMEABILITY; NONHUMAN; OSMOSIS; PERICYTE; PROTEIN LOCALIZATION; REVIEW; TIGHT JUNCTION; TRANSPORT KINETICS; ULTRASTRUCTURE;

ADHERENS JUNCTIONS; ANIMALS; BLOOD-BRAIN BARRIER; CADHERINS; CEREBRAL VENTRICLES; ENDOTHELIUM, VASCULAR; MEDIAN EMINENCE; MICE; P-GLYCOPROTEIN; P-GLYCOPROTEINS; PINEAL GLAND; PITUITARY GLAND, POSTERIOR; TIGHT JUNCTIONS;

EID: 34248337945     PISSN: 09298673     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.2174/092986707780597943     Document Type: Review

References (123)

1. Brightman, M.W.; Reese, T.S.; Feder, N. In: Capillary permeability Crone C, Lassen NA, Eds.; Munksgaard: Copenhagen, 1970; pp. 468-476.
2. Ballabh, P.; Braun, A.; Nedergaard, M. Neurobiol. Dis., 2004 16, 1.
3. Reese, T.S.; Karnovsky, M.J. J. Cell Biol., 1967, 34 207.
4. Brightman, M.W.; Reese, T.S. J. Cell Biol., 1969, 40 648.
5. Vorbrodt, A.W. Ultrastructural cytochemistry of blood-brain barrier endothelia in Prog. Histochem. Cytochem., Gustav Fisher Verlag: Stuttgart, New York, 1988.
6. Van Deurs, B. J. Ultrastruct. Res., 1978, 62, 168
7. Brightman, M.W. In: Implications of the Blood-Brain Barrier and Its Manipulation, Neuwelt, E.A., Ed; Vol. 1, Plenum Medical: New York, 1989, Vol. 1, pp. 53-83.
8. van Deurs, B. Int. Rev. Cytol., 1980, 65, 117.
9. Vorbrodt, A.W.; Dobrogowska, D.H. Brain Res. Rev., 2003, 42, 221.
10. Oldendorf, W.H.; Cornford, M.E.; Brown, W.J. Ann. Neurol., 1977, 1, 409.
11. Brightman, M.W.; Tao-Cheng, J.H. In: The Blood-Brain Barrier, Pardridge, W.M. Ed.; Raven Press: New York, 1993, pp. 107-125.
12. Mitic, L.L.; Van Itallie, C.M.; Anderson, J.M. Am. J. Physiol.: Gastrointest. Liver Physiol., 2000, 279, G250.
13. Kniesel, U.; Wolburg, H. Cell. Mol. Neurobiol., 2000, 20, 57.
14. Gumbiner, B.; Lowenkopf, T.; Apatira, D. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1991, 88, 3460.
15. Citi, S. J. Cell Biol., 1993, 121, 485.
16. Haskins, J.; Gu, L.; Wiichen, E.S.; Hibbard, J.; Stevenson, B.R. J. Cell Biol., 1998, 141, 199.
17. Furuse, M.; Fujita, K.; Hiiragi, T.; Fujimoto, K.; Tsukita, S. J. Cell Biol., 1998, 141, 1539.
18. Morita, K.; Sasaki, H.; Fujimoto, K.; Furuse, M.; Tsukita, S. J. Cell Biol., 1999, 145, 579.
19. Furuse, M.; Sasaki, H.; Tsukita, S. J. Cell Biol., 1999, 147, 891.
20. Morita, K.; Sasaki, H.; Furuse, M.; Tsukita, S. J. Cell Biol., 1999, 147, 185.
21. Liebner, S.; Kniesel, U.; Kalbacher, H.; Wolburg, H. Eur. J. Cell Biol., 2000, 79, 707.
22. Wolburg, H.; Wolburg-Buchholz, K.; Kraus, J.; Rascher-Eggstein, G.; Liebner, S.; Hamm, S.; Duffner, F.; Grote, E-H.; Risau, W.; Engel-hardt, B. Acta Neuropathol., 2003, 105, 586.
23. Nitta, T.; Hata, M.; Gotoh, S.; Seo, Y.; Sasaki H.; Hashimoto, N.; Furuse, M.; Tsukita, S. J. Cell Biol., 2003, 161, 653.
24. Furuse, M.; Hirase, T.; Itoh, M.; Nagafuchi, A.; Yonemura, S.; Tsukita, S. J. Cell Biol., 1993, 123, 1777.
25. Ando-Akatsuka, Y.; Saitou, M.; Hirase, T.; Kishi, M.; Sakakibara, A.; Itoh, M.; Yonemura, S.; Furuse, M.; Tsukita, S. J. Cell Biol., 1996, 133, 43.
26. Tsukita, S.; Furuse, M.; Itoh, M. In: Introduction to the Blood-Brain Barrier, Pardridge, W.M. Ed.; Cambridge University Press: Cambridge, 1988, pp. 322-329.
27. Hirase, T.; Staddon, J.M.; Saitou, M.; Ando-Akatsuka, Y.; Itoh, M.; Furuse, M.; Fujimoto, K.; Tsukita, S.; Rubin, L.L. J. Cell Sci. 1997, 110, 1603.
28. Bamforth, S.D.; Kniesel, U.; Wolburg, H.; Engelhardt, B.; Risau, W. J. Cell Sci., 1999, 112, 1879.
29. Sonoda, N.; Furuse, M.; Sasaki, H.; Yonemura, S.; Katahira, J.; Horiguchi, Y.; Tsukita, S. J. Cell Biol., 1999, 147 195.
30. Liebner, S.; Fischmann, A.; Rascher, G.; Duffner, F.; Grote, E.H.; Kalbacher, H.; Wolburg, H. Acta Neuropathol., 2000, 100, 323.
31. Martin-Padura, I.; Lostaglio, S.; Schneemann, M.; Williams, L.; Romano, M.; Fruscella, P.; Panzeri, C.; Stoppacciaro, A.; Ruco, L.; Villa, A.; Simmons D.; Dejana, E. J. Cell Biol., 1998, 142, 117.
32. Ebnet, K.; Schulz, C.U.; Meyer, Zu.; Brickwedde, M.K.; Pendl, G.G.; Vestweber, D. J. Biol. Chem., 2000, 275, 27979.
33. Aurrand-Lions, M.; Johnson-Leger, C.; Wong, C.; Du Pasquier, L.; Imhof, B.A. Blood, 2001, 98, 3699.
34. Bazzoni, G.; Martinez-Estrada, O.M.; Mueller, F.; Nelboeek, P.; Schmid, G.; Bartfai, T.; Dejana, E.; Brockhaus, M. J. Biol. Chem., 2000, 275, 30970.
35. Martin-Padura, I.; Lostaglio, S.; Schneemann, M.; Williams, L.; Romano, M., Fruscella, P.; Panzeri, C.; Stoppacciaro, A.; Ruco, L.; Villa, A.; Simmons, D.; Dejana, E. J. Cell Biol., 1998, 142, 117.
36. Citi, S.; Sabanay, H.; Jakes, R.; Geiger, B.; Kendrick-Jones, J. Nature, 1988, 333, 272.
37. Stevenson, B.R.; Heintzelman, M.B.; Anderson, J.M.; Citi, S.; Mooseker, M.S. Am. J. Physiol., 1989, 257, C621.
38. Haskins, J.; Gu, L.; Wittchen, E.S.; Hibbard, J.; Stevenson, B.R. J. Cell Biol., 1998, 141, 199.
39. Nagafuchi, A.; Takeichi, M.; Tsukita, S. Cell, 1991, 65, 849.
40. Suzuki, S.; Sano, H.; Tanihara, H. Cell Regul., 1991, 2, 261.
41. Schulze, C.H.; Firth, J.A. J. Cell Sci., 1993, 104, 773.
42. Watabe, M.; Nagafuchi, A.; Tsukita, S.; Takeichi, M. J. Cell Biol. 1994, 127, 247.
43. Takeichi, M. Curr. Opin. Cell Biol., 1995, 7, 619
44. Corada, M.; Mariotti, M.; Thurston, G.; Smith, K.; Kunkel, R.; Brockhaus, M.; Lampugnani, M.G.; Martin-Padura, I.; Stoppacciaro, A.; Ruco, L.; McDonald, D.M.; Ward, P.A.; Dejana, E. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1999, 96, 9815.
45. Lampugnani, M.G.; Corada, M.; Caveda, L.; Breviario, F.; Ayalon, O.; Geiger, B.; Dejana, E. J. Cell Biol., 1995, 129, 203.
46. Xiao, K.; Oas, R.G.; Chiasson, C.M.; Kowalczyk, A.P. Biochim. Biophys. Acta, 2007, 1773, 8.
47. Nieset, J.E.; Redfield, A.R.; Jin, F.; Knudsen, K.A.; Johnson, K.R.; Wheelock, M.J. J. Cell Sci., 1997, 110, 1013.
48. Matter, K.; Balda, M.S. Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 2003, 4, 225.
49. Tamai, I.; Tsuji, A. J. Pharmaceut. Sci., 2000, 89, 1371.
50. Hollo, Z.; Homolya, L.; Hegedus, T.; Sarkadi, B. FEBS Lett., 1996, 383, 99.
51. Bart, J.; Groen, H.J.M.; Hendrikse, N.H.; van der Graaf, W.T.A.; Vaalburg, W.; de Vries, E.G.E. Cancer Treat. Rev., 2000, 26, 449.
52. Sekine, T.; Cha, S.H.; Endou, H. Pflügers Arch. - Eur. J. Physiol. 2000, 440, 337.
53. Price, N.T.; Jackson, V.N.; Halestrap, A.P. Biochem. J., 1998, 329, 321.
54. Ling, V. Am. J. Med., 1995, 99, 315.
55. Bodo, A.; Bakos, E.; Szeri, F.; Varadi, A.; Sarkadi, B. Toxicol. Lett., 2003, 140-141, 133.
56. Fromm, M.F. Eur. J. Clin. Invest., 2003, 33, 6.
57. Schinkel, A.H.; Jonker, J.W. Adv. Drug Deliv. Rev., 2003, 55, 3.
58. Schinkel, A.H. Adv. Drug Deliv. Rev., 1999, 36, 179
59. Bendayan, R.; Lee, G.; Bendayan, M. Microsc. Res. Tech., 2002, 57, 365.
60. de Boer, A.G.; van der Sandt, I.C.; Gaillard, P.J. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol., 2003, 43, 629.
61. Schlachetzki, F.; Pardridge, W.M. Neuroreport, 2003, 14 2041.
62. Bendayan, R.; Ronaldson, P.T.; Gingras, D.; Bandayan, M. J. Histochem. Cytochem., 2006, 54, 1159.
63. Weiss, J.; Gregor, S.-M.; Dormann, G.; Martin-Facklam, M.; Kerpen, C.J.; Ketabi-Kiyanvash, N.; Haefeli, W.E. J. Pharmacol. Exp. Ther., 2003, 305, 197.
64. Schrickx, J.; Fink-Gremmels, J. J. vet. Pharmacol. Therap., 2007, 30, 25.
65. Weller, R.O.; Massey, A.; Newman, T.A.; Hutchings, M.; Kuo, Y.-M.; Roher, A.E. Am. J. Pathol., 1998, 153, 725.
66. Vogelgesang, S.; Warzok, R.W.; Cascorbi, I.; Kunert-Keil, C.; Schroeder, E.; Kroemer, H.K.; Siegmund, W.; Walker, L.C.; Pahnke, J. Curr. Alzheimer Res., 2004, 1, 121.
67. Cirrito, J.R.; Deane, R.; Fagan, A.M.; Sprinner, M.L.; Parsadanian, M.; Finn, M.B.; Jiang, H.; Prior, J.L.; Sagare, A.; Bales, K.R.; Paul, S.M.; Zlokovic, B.V.; Piwnica-Worms, D.; Hotzman, D.M. J. Clin. Invest. 2005, 115, 3285.
68. Cole, S.P.; Bhardwaj, G.; Gerlach, J.H.; Mackie, J.E.; Grant, C.E.; Almquist, K.C.; Stewart, A.J.; Kurz, E.U.; Duncan, A.M.; Deeley, R.G. Science, 1992, 258, 1650.
69. Kool, M.; de Haas, M.; Scheffer, G.L. Scheper, R.J.; van Ejik, M.J.; Juijn, J.A.; Baas, F.; Borst, P. Cancer Res., 1997, 57 3537.
70. Huai-Yun, H.; Secrest, D.T.; Mark, K.S.; Carnev, D.; Braudquist, C.; Elmquist, W.F.; Miller, D.W. Biochem. Biophys. Res. Commun., 1998, 243, 816.
71. Regina, A.; Koman, A.; Piciotti, M.; El Hafny, B.; Center, M.S.; Bergmann, R.; Couranud, P.O.; Roux, F. J. Neurochem., 1998 71, 705.
72. Seethanraman S.; Barrand, M.A.; Maskell, L.; Scheper, R.J. J. Neurochem., 1998, 70, 1151.
73. Kusuhara, H.; Suzuki, H.; Naito, M.; Tsuruo, T.; Sugiyama, Y. J. Pharmacol. Exp. Ther., 1998, 285, 1260.
74. Sugiyama, Y.; Kusuhara, H.; Suzuki, H. J. Control. Release, 1999, 62, 179.
75. Kusuhara, H.; Sekine, T.; Utsunomiya-Tate, N.; Tsuda, M.; Kojima, R.; Cha, S.H.; Sugiyama, Y.; Kanai, Y.; Endou, H. J. Biol. Chem., 1999, 274, 13675.
76. Tamai, I.; Yabuuchu, H.; Nezu, J.; Sai, Y.; Oku, A.; Shimane, M. Tsuji, A. FEBS Lett., 1997, 419, 107.
77. Tamai, I.; Ohashi, R.; Nezu, J.; Yabuuchi, H.; Oku, A.; Shimane, M.; Sai, Y.; Tsuji, A. J. Biol. Chem., 1998, 273, 20378
78. Nezu, J.; Tamai, I.; Oku, A.; Ohashi, R.; Yabuuchi, H.; Hashimoto, N.; Nikaido, H.; Sai, Y.; Koizumi, A.; Shoji, Y.; Takeda, G.; Matsuishi, T.; Yoshino, M.; Kato, H.; Ohura, T.; Tsujimoto, G.; Hayakawa, J.; Tsuji, A. Nature Gen., 1999, 21, 91.
79. Garcia, C.K.; Goldstein, J.L.; Pathak, R.K.; Anderson, R.G.W.; Brown, M.S. Cell, 1994, 76, 865.
80. Takanaga, H.; Tamai, I.; Inaba, S.; Sai, Y.; Higashida, H.; Yamamoto, H.; Tsuji, A. Biochem. Biophys. Res. Commun., 1995, 217, 370.
81. Gerhart, D.Z.; Enerson, B.E.; Zhdankina, O.Y.; Leino, R.L.; Drewes, L.R. Am. J. Physiol., 1997, 273, E207.
82. Luft, J.H. Fed. Proc., 1966, 25, 1773.
83. Nieuwdorp, M.; Meuwese, M.C.; Vink, H.; Hoekstra, J.B.L.; Kastelen, J.J.P.; Stroes, E.S.G. Curr. Opin. Lipidol., 2005, 16 507.
84. Henry, C.B.; Duling, B.R. Am. J. Physiol., 1999, 277, H508.
85. Ueno, M.; Sakamoto, H.; Tomimoto, H.; Akiguchi, I.; Onodera, M.; Huang, C.; Kanenishi, K. Acta Neuropathol., 2004, 107, 532
86. Li, Q.; Bolli, R.; Qiu, Y.; Tang, X.L.; Murphree, S.S.; French, B.A. Circulation, 1998, 98, 1438.
87. Libby, P. Nature, 2002, 420, 868.
88. Mulivor, A.W.; Lipowsky, H.H. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2002, 282, H1282.
89. Dimitrijevic, O.B.; Stamatovic, S.M.; Keep, R.F.; Andjelkovic, A.V. J. Cereb. Blood Flow Metab., 2006, 26, 797.
90. Murphy, P.M. Ann. Rev. Immunol., 1994, 12, 593.
91. Rollins, B.J. Blood, 1997, 90, 909.
92. Broadwell, R.D.; Balin, B.J.; Salcman, M. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1988, 85, 632.
93. Broadwell, R.D. NIDA Res. Monogr., 1992, 120, 230
94. Kohn, S.; Nagy, J.A.; Dvorak, H.F.; Dvorak, A.M. Lab. Invest., 1992, 67, 596.
95. Tagami, M.; Kubota, A.; Sunaga, T.; Fujino, H.; Mawzawa, H.; Kihara, M.; Nara, Y.; Yamori, Y. Stroke, 1983, 14, 591.
96. Lossinsky, A.S.; Vorbrodt, A.W.; Wisniewski, H.M. Acta Neuropathol., 1983, 61, 239.
97. Liu, S.-H.; Mallet, W.G.; Brodsky, F.M. In: Endocytosis, Marsh, M. Ed.; Oxford University Press: Oxford, 2001, pp. 1-25.
98. Keen, J.H.; Willingham, M.C.; Pastan, I.H. Cell. 1979, 16, 303.
99. Kirchhausen, T. Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 1999, 15 705.
100. Dautry-Varsat, A. In: Endocytosis, Marsh, M. Ed.: Oxford University Press. Oxford, 2001, pp. 39-42.
101. Stan, R.-V. Microsc. Res. Tech., 2002, 57, 350.
102. Parton, R.G.; Hanzal-Bayer, M.; Hancock, J.F. J. Cell Sci., 2006, 119, 787.
103. Mehta, D.; Malik, A.B. Physiol. Rev., 2006, 86, 279
104. Pelkmans, L.; Kartenbeck, J.; Helenius, A. Nat. Cell Biol., 2001, 3, 473.
105. Pelkmans, L.; Helenius, A. Traffic, 2002, 3, 311.
106. Drab, M.; Verkade, P.; Elger, M.; Kasper, M.; Lohn, M.; Lauterbach, B.; Menne, J.; Lindschau, C.; Mende, F.; Luft, F.C.; Schedl, A.; Haller, H.; Kurzchalia, T.V. Science, 2001, 293, 2449.
107. Hommelgaard, A.M.; Roepstoff, K.; Vilhardt, F.; Torgersen, M.L.; Sandvig, K.; van Deurs, B. Traffic, 2005, 6, 720.
108. Pelkmans, L.; Zerial, M. Nature, 2005, 436, 128.
109. Feng, D.; Nagy, J.A.; Hipp, J.; Dvorak, H.F.; Dvorak, A.M. J. Exp. Med., 1996, 183, 1981.
110. Dvorak, A.M.; Kohn, S.; Morgan, E.S.; Fox, P.; Nagy, J.A.; Dvorak, H.F. J. Leukoc. Biol., 1996, 59, 100.
111. Azzarelli, B.; Mirkin, L.D.; Goheen, M.; Muller, J.; Crockett, C. Cancer, 1984, 54, 1333.
112. Lossinsky, A.S.; Badmajew, V.; Robson, J.; Moretz, R.C.; Wisniewski, H.M. Acta Neuropathol., 1989, 78, 359.
113. Nag, S. Acta Neurochir. Suppl. (Wien.), 1990, 51, 335.
114. Lossinsky, A.S.; Shivers, R.R. Histol. Histopathol., 2004 19, 535.
115. Broadwell, R.D.; Sofroniew, M.V. Exp. Neurol., 1993, 120, 245.
116. Roher, A.E.; Kuo, Y.-M.; Esh, C.; Knebel, C.; Weiss, N.; Kalback, W.; Luehrs, D.C.; Childress, J.L.; Beach, T.G.; Weller, R.O.; Kokjohn, T.A. Mol. Med., 2003, 9, 112.
117. Ueno, M.; Akiguchi, I.; Hosokawa, M.; Yagi, H.; Takemura, M.; Kimura, J.; Takeda, T. Acta Neurol. Scand., 1994, 90, 400
118. Ueno, M.; Akiguchi, I.; Hosokawa, M.; Kotani, H.; Kanenishi, K.; Sakamoto, H. Acta Neuropathol., 2000, 99, 385.
119. Bradbury, M.W.B.; Cserr, H.F.; Westrop, R.J. Am. J. Physiol., 1981, 240, F329.
120. Neuwelt, E.A.; Dahlborg, S.A. In: Implications of the blood-brain barrier and its manipulation, Neuwelt, E.A. Ed.; Plenum Publishing Corp.: New York, 1989; Vol. II, pp. 195-261.
121. Broman, T.; Olsson, O. Acta Radiol. (Stockh.), 1948, 30 326.
122. Erdlenbruch, B.; Jendrossek, V.; Eibl, H.; Lakomek, M. Exp. Brain Res., 2000, 135, 417.
123. Lee, H.J.; Zhang, Y.; Pardridge, W.M. J. Drug Target, 2002 10, 463.