作者發(fā)現(xiàn)DEAD-box RNA解旋酶24（DDX24）是BBB的一個(gè)關(guān)鍵調(diào)控因子。內(nèi)皮細(xì)胞特異性敲除Ddx24的小鼠（Ddx24ECKO）表現(xiàn)出學(xué)習(xí)和記憶障礙并伴有血腦屏障通透性增加。
此外，在人腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞（hCMEC/D3）中敲低DDX24會(huì)通過(guò)occludin蛋白的磷酸化和線粒體功能障礙破壞屏障功能。靶向抑制NADPH氧化酶可有效減輕Ddx24ECKO小鼠的血腦屏障高通透性并改善其學(xué)習(xí)與記憶缺陷。
DDX24蛋白能夠結(jié)合PPFIA4 mRNA并增強(qiáng)其穩(wěn)定性。與DDX24的功能一致，PPFIA4的敲低同樣會(huì)損害hCMEC/D3細(xì)胞的線粒體穩(wěn)態(tài)和屏障功能。重要的是，過(guò)表達(dá)DDX24可緩解Aβ1-42誘導(dǎo)的屏障損傷。該研究揭示了DDX24通過(guò)調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞線粒體功能在維持血腦屏障完整性中的關(guān)鍵作用，為治療血腦屏障相關(guān)疾病提供了潛在的治療靶點(diǎn)。
圖一 小鼠內(nèi)皮細(xì)胞特異性敲除Ddx24會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)和記憶障礙
為了研究DDX24在內(nèi)皮細(xì)胞中的特異性作用，作者將內(nèi)皮細(xì)胞特異性Cre小鼠與Ddx24flox/flox小鼠雜交從而實(shí)現(xiàn)所有內(nèi)皮細(xì)胞中Ddx24的缺失。通過(guò)基因鑒定確認(rèn)Cre/flox小鼠后，連續(xù)5天腹腔注射他莫昔芬，13天后取腦。分離腦微血管，流式檢測(cè)CD31證實(shí)內(nèi)皮細(xì)胞純度并通過(guò)Western blot和qPCR驗(yàn)證Ddx24在腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞中成功敲除。
此外，內(nèi)皮細(xì)胞特異性Ddx24敲除小鼠的壽命較對(duì)照組更短，體重也略低。
有趣的是，這些敲除小鼠表現(xiàn)出學(xué)習(xí)和記憶障礙，在Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)（VisuTrack，上海欣軟）中表現(xiàn)為逃避潛伏期延長(zhǎng)。與對(duì)照組相比，它們穿越目標(biāo)象限的次數(shù)減少，在目標(biāo)象限停留的時(shí)間和游過(guò)的距離也顯著降低。
這些結(jié)果表明，內(nèi)皮細(xì)胞中的DDX24在維持正常腦功能中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
圖二 內(nèi)皮細(xì)胞特異性缺失Ddx24會(huì)導(dǎo)致血腦屏障通透性增高
為探究Ddx24敲除導(dǎo)致學(xué)習(xí)記憶障礙的原因，研究人員利用9.4T小動(dòng)物MRI發(fā)現(xiàn)：內(nèi)皮特異性敲除Ddx24后，小鼠腦脊液增多、出現(xiàn)腦水腫，但腦血管直徑未變。同時(shí)，血腦屏障通透性增加，伊文思藍(lán)滲漏增多，緊密連接結(jié)構(gòu)受損。
在人腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞（hCMEC/D3）中敲低DDX24后，熒光葡聚糖滲漏顯著上升；進(jìn)一步分析顯示，緊密連接蛋白o(hù)ccludin的磷酸化水平升高、總量下降，這一現(xiàn)象也在敲除小鼠腦血管中得到驗(yàn)證。而ZO-1和claudin-5則無(wú)明顯變化。
此外，血腦屏障破壞引發(fā)了神經(jīng)炎癥：小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞被激活，并伴隨膽堿能神經(jīng)元異常。
綜上，內(nèi)皮細(xì)胞中的DDX24對(duì)維持血腦屏障完整性至關(guān)重要，其缺失會(huì)破壞屏障功能，引發(fā)腦水腫、神經(jīng)炎癥和認(rèn)知障礙。
圖三 抑制NADPH氧化酶可改善因內(nèi)皮細(xì)胞缺失Ddx24所導(dǎo)致的血腦屏障功能紊亂
為應(yīng)對(duì)DDX24缺失引起的線粒體功能障礙，作者使用NADPH氧化酶抑制劑GKT136901處理DDX24缺陷的細(xì)胞。葡聚糖通透性實(shí)驗(yàn)顯示，預(yù)先使用GKT136901抑制NADPH氧化酶可有效阻止異硫氰酸熒光素標(biāo)記的葡聚糖穿過(guò)hCMEC/D3細(xì)胞層。
為在體內(nèi)重現(xiàn)這一效果，將GKT136901腹腔注射給予Ddx24內(nèi)皮特異性敲除小鼠。治療后，氧化型NADPH水平顯著降低。此外，該治療明顯減輕了敲除小鼠中伊文思藍(lán)和10 kDa熒光示蹤劑的血腦屏障滲漏。同時(shí)，GKT136901治療也緩解了這些小鼠的線粒體形態(tài)異常和緊密連接結(jié)構(gòu)破壞。GKT136901還挽救了因Ddx24敲除所導(dǎo)致的學(xué)習(xí)和記憶障礙。
綜上所述，這些結(jié)果表明，內(nèi)皮細(xì)胞中的DDX24通過(guò)調(diào)控線粒體功能來(lái)維持血腦屏障穩(wěn)態(tài)。
圖四 全文摘要圖
研究發(fā)現(xiàn)，AD模型中腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞的DDX24表達(dá)下降，而過(guò)表達(dá)DDX24可減輕Aβ誘導(dǎo)的血腦屏障損傷，提示其具有保護(hù)作用。值得注意的是，DDX24在神經(jīng)元中卻可能促進(jìn)AD病理，顯示其功能具有細(xì)胞類(lèi)型特異性。該研究揭示了DDX24在維持血腦屏障穩(wěn)態(tài)中的關(guān)鍵作用，為AD等疾病提供了新治療靶點(diǎn)。
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