Blood-brain barrier integrity disruption is associated with both chronic vascular risk factors and white matter hyperintensities - 01/01/25

Doi : 10.1016/j.tjpad.2024.100029 
James Xiao Yuan Chen a, Ashwati Vipin a, Gurveen Kaur Sandhu a, Yi Jin Leow a, Fatin Zahra Zailan a, Pricilia Tanoto a, Ee Soo Lee b, d, Khang Leng Lee b, Christine Cheung b, c, Nagaendran Kandiah a,
a Dementia Research Centre (Singapore), Lee Kong Chian School of Medicine – Nanyang Technological University, Singapore 
b Lee Kong Chian School of Medicine – Nanyang Technological University, Singapore 
c Institute of Molecular and Cell Biology, Agency for Science, Technology and Research, Singapore 
d School of Pharmacy, University of Nottingham Malaysia, Selangor, Malaysia 

Corresponding author.

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Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le Wednesday 01 January 2025

Abstract

Background

Cardiovascular risk factors (CRFs) like hypertension, high cholesterol, and diabetes mellitus are increasingly linked to cognitive decline and dementia, especially in cerebral small vessel disease (cSVD). White matter hyperintensities (WMH) are closely associated with cognitive impairment, but the mechanisms behind their development remain unclear. Blood-brain barrier (BBB) dysfunction may be a key factor, particularly in cSVD.

Objective

This study explores the relationship between CRFs, BBB integrity, and WMH burden.

Design, Setting, and Participants

The study included 155 participants from the Biomarkers and Cognition Study, Singapore (BIOCIS). CRFs were assessed through blood tests for glucose and lipid profiles, and blood pressure measurements. WMH volumes were quantified using MRI.

Measurements

BBB integrity was evaluated using a Transendothelial Electrical Resistance (TEER) assay with human brain microvascular endothelial cells (hBMEC) exposed to participant plasma.

Results

Plasma from individuals with a higher WMH burden was associated with increased BBB disruption in hBMEC. Higher systolic and diastolic blood pressure, as well as body mass index, were correlated with greater BBB disruption. Regression analyses revealed that elevated blood glucose and lipid levels were linked to increased BBB disruption. Both periventricular and subcortical WMH burdens were associated with increased BBB disruption.

Conclusion

This study highlights a relationship between CRFs, BBB disruption, and WMH burden, suggesting that CRFs may impair BBB integrity and contribute to WMH and cognitive decline in cSVD.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Cerebral small vessel disease, Blood-brain barrier, Cardiovascular risk factors, White matter hyperintensity, Transendothelial electrical resistance assay

Abbreviations : CRF, cSVD, WMH, BBB, BIOCIS, TEER, hBMEC, MCI, MRI, MPRAGE, TR, TE, TI, FOV, FLAIR, PVH, DWMH, SPM12, CAT12, DARTEL, EDTA, EGMTM-2, HI-FBS, FDR, HBA1C, LDL, SD, BP, BMI


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