改进对血脑屏障健康的理解对多种神经系统疾病有影响

泄漏的血脑屏障

被称为星形胶质细胞的脑细胞显示为绿色,而紫色代表血脑屏障的渗漏。它们共同表明,渗漏发生在星形胶质细胞被消融的区域周围。现在,在一项对多种神经系统疾病有潜在影响的研究中,弗拉林生物医学研究所的科学家提供了来自活体的第一个实验证据,表明星形胶质细胞对血脑屏障的健康至关重要。来源:本·海霍夫等人/弗吉尼亚理工大学

硬头骨有助于保护我们的大脑免受物质伤害。

除了坚韧的外壳外,大脑还有内部防御,包括一种称为血脑屏障的强大盾牌,这些屏蔽障碍从血液中的物质中捍卫血液中的血脑细胞,这些血管细胞对神经细胞有毒和危险的物质。如果血脑屏障被突破,则会产生健康问题。

现在,在一项潜在影响各种神经疾病的研究中,弗吉尼亚科技研究人员提供了来自生物体的第一个实验证据,表明一种丰富,星形脑细胞称为星形胶质细胞对于血脑屏障是必不可少的健康。

这项研究发表在今天(9月21日星期一)的2020年在线版杂志上神经胶质重新评估关于星形胶质细胞在大脑中的作用的传统说法,并证实了长期以来的假设——尽管最近有争议——星形胶质细胞支持血脑屏障。

此外,这一发现为科学家了解经常发生血脑屏障损伤的疾病,包括创伤性脑损伤、中风、癫痫、阿尔茨海默氏症疾病和帕金森病。

“血脑屏障泄漏是衰老脑和许多不同神经系统疾病的问题,”VTC和该研究高级作者的Fralin生物医学研究所助理教授Stefanie Robel说。“没有星形胶质细胞,血脑屏障变得泄漏,无效,使脑组织容易受到各种医疗条件的影响。如果我们知道什么在健康大脑中保持障碍,我们将能够更好地了解创伤性脑损伤和阿尔茨海默病中出现了什么问题 - 血脑障碍损伤的所有健康问题。“

一般来说,研究人员怀疑星形胶质细胞通过释放有助于维持血脑屏障细胞之间紧密连接的因子来支持血脑屏障。

在这项新研究中,Fralin生物医学研究所的科学家从基因上切除了成年小鼠的少量星形胶质细胞,以确定这些细胞对血脑屏障的健康是否必要。

研究人员使用小型、中型和大型分子示踪剂来评估血脑屏障的渗透性。在一些区域,所有的标记物都通过了屏障,而在其他区域只有小的示踪剂泄漏,这表明不同大小的泄漏发生了。

“我们现在有很好的工具来了解星形胶质细胞在成人大脑中的真正作用,”罗贝尔说,他也是弗吉尼亚理工大学神经科学学院的助理教授。“有可能在之前的研究中没有发现这些泄漏。”

近年来,已经出现了矛盾的研究,科学家在动物模型中除去了动物模型的星形胶质细胞,没有对血脑屏障的危害迹象。

然而,当弗吉尼亚理工大学的科学家使用小鼠模型来模拟去除星形胶质细胞的效果时,不同程度的永久性血脑屏障损伤发生了,损伤的程度可能与消融星形胶质细胞的数量成比例。在这些情况下,科学家们确定当血脑屏障受损时,邻近的星形胶质细胞并不能拯救它。

这项研究是在科学家们对神经科学中普遍接受的说法提出质疑之后开始的。

“我会读一篇会说一篇会说星形细胞在成人健康大脑中保持血脑屏障,但很少是一个引用的引用,它将显示出于这个事实的直接证据,”本杰明吉夫(Benjamin Heithoff)表示在Fralin生物医学研究所在Robel实验室进行研究的研究和研究生。

“证据的缺乏告诉我,这一领域还没有完全拆散这一说法,”海特霍夫说。假设可以被坚持很长一段时间,需要像我们这样的研究,使用更敏感的工具,来重新评估它们。现在,我们已经用直接的实验数据强化了这一假设,我们已经确定了星形胶质细胞的这一重要功能是如何在疾病和受伤后受到影响的。”

血脑屏障的分解与神经变性疾病相关。在创伤性脑损伤或脑震荡的情况下,可能发生的血脑屏障分解与终身后果的风险更高,包括认知下降和永久性电机缺陷。

“When people sustain a concussion, we used to consider this a ‘minor injury.’ But our follow-up study shows that the blood-brain barrier leakage persists in areas where astrocytes are not functioning correctly, which suggests there is a long-term, lasting dysfunction in the barrier,” said Heithoff, who is with the Department of Biological Sciences of the College of Science. “Understanding how that problem occurs and how it can be remedied are important public health questions. We have to know what makes this barrier functional in order to develop effective treatments when it becomes dysfunctional.”

参考文献:“成年小鼠脑中的血脑屏障维持是必要的”的参考文贾宾P. Heithoff,Kijana K. George,Aubrey N. Phares,Ivan A. Zuidhoek,Carmen Munoz-Breshester和Stefanie Robel 21 21,神经胶质
DOI:10.1002 / GLIA.23908

该研究得到了国家神经障碍研究所和国家卫生研究院中风的支持。

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