研究人员发现血脑屏障所需的信号

是什么使大脑和脊髓周围的重要保护细胞层——血脑屏障——具有或多或少的渗透性，一直是神经科学中最神秘的问题之一。

了解屏障如何发挥作用以允许或阻止某些物质的进入，对于从疾病进展到药物输送的各个方面都具有至关重要的影响。

现在，哈佛医学院的一项新研究于7 月 11 日发表在《发育细胞》杂志上，使科学家们离弄清楚这一点又近了一步。

研究小组在斑马鱼和小鼠身上发现，源自神经元基因的信号对于胚胎发育过程中血脑屏障的正确形成至关重要，并有助于确保血脑屏障在整个成年期保持完整。

如果在进一步的动物测试中并最终在人类中得到复制，这些发现可以帮助科学家控制血脑屏障的渗透性。通过这样做，研究人员也许能够开发出更有效的方法将癌症或精神药物输送到大脑中，并开发出更好的策略来对抗神经退行性变或中风引起的屏障损伤。

遵循科学

血脑屏障由紧密交织的细胞(内皮细胞、周细胞和星形胶质细胞)组成，排列在构成中枢神经系统的大脑和脊髓血管内。这些细胞共同形成一层层状半透膜，选择性地让营养物质和小分子进入，同时阻止有害物质进入。

“在正常的日常生活中，你需要血脑屏障来帮助保护你免受血液中毒素和病原体的侵害，”该研究的主要作者、英国皇家医学院系统生物学研究员娜塔莎·奥布朗 (Natasha O'Brown) 解释道。九月份在罗格斯大学开始了她的实验室。

在阿尔茨海默氏症、帕金森氏症或中风等神经退行性疾病的情况下，屏障开始崩溃，使中枢神经系统容易受到感染。另一方面，屏障的不可渗透性给向大脑输送药物带来了障碍。

几十年来，科学家们已经知道血脑屏障的渗透性部分是由周围环境(称为微环境)中的细胞控制的。然而，这些附近细胞中的基因在很大程度上仍然是个谜。

研究人员不知道的是，一条主要线索是在资深作者、英国皇家医学院布拉瓦尼克研究所系统生物学教授肖恩·梅加森 (Sean Megason)实验室的鱼缸内游动。

奥布朗正在研究一种名为mfsd2aa的基因，当该基因发生突变时，会导致斑马鱼的血脑屏障在整个大脑中出现渗漏。然而，她注意到一些斑马鱼的前脑和中脑有一个可渗透的屏障，但后脑却完好无损。

“这一观察让我陷入了寻找导致血脑屏障区域可渗透的基因的困境，”她说。

新角色出现

奥布朗对斑马鱼进行了基因筛查，发现屏障的特定区域破坏与s pock1的突变有关，该基因的名字让她想起《星际迷航》中的角色，但在其他方面对她来说并不熟悉。

在对斑马鱼和小鼠进行的一系列实验中，奥布朗证实spock1突变导致血脑屏障在某些区域变得可渗透，但在其他区域却无法渗透。她还发现spock1在整个视网膜、大脑和脊髓的神经元中表达，但在构成屏障本身的细胞中不表达。

在后续实验中，携带spock1突变的动物的内皮细胞中有更多的囊泡(可以携带大分子穿过血脑屏障的细胞间气泡)。它们还具有较小的基底膜，这是在内皮细胞和屏障中的周细胞之间发现的蛋白质网络。逐个细胞的RNA分析显示，spock1引起血脑屏障内皮细胞和周细胞基因表达的变化，但不会引起大脑中其他细胞类型的基因表达变化。当 O'Brown 将一定剂量的 人类 SPOCK1蛋白注射到斑马鱼大脑中时，它通过在分子水平上修复周细胞与 内皮细胞的相互作用，恢复了大约 50% 的血脑屏障功能。

基于这些发现，研究人员得出结论， 神经元产生的 Spock1 蛋白会到达血脑屏障，在发育过程中启动血脑屏障的正确形成，并在发育后帮助维持血脑屏障。

Spock1是一种有效的分泌神经信号，能够促进和诱导这些血管的屏障特性;没有它，你就无法获得功能性的血脑屏障，”奥布朗说。“这就像燃气灶上的火花，提供了一个提示，告诉屏障程序打开。”