内皮 TDP-43 缺失：揭开神经退行性疾病血脑屏障受损的关键密码

为探究血脑屏障（BBB）在神经退行性疾病中的变化机制，研究人员开展相关研究，发现内皮 TDP-43 缺失影响 BBB，意义重大。

　　

探秘神经退行性疾病中的血脑屏障：TDP-43 的关键角色

在人体的神经系统中，血脑屏障（Blood-Brain Barrier，BBB）就像一道精密的卫士，严格调控着中枢神经系统的分子和细胞组成，守护着大脑的健康。它由内皮细胞（Endothelial Cells，ECs）等组成，通过紧密连接、特定转运体等机制，限制物质的随意进出。然而，随着年龄增长，这道卫士会逐渐出现漏洞，而在阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）、肌萎缩侧索硬化症（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）和额颞叶痴呆（frontotemporal dementia，FTD）等神经退行性疾病中，血脑屏障的功能障碍更为突出，且与疾病的发生发展紧密相关。

此前研究虽已发现血脑屏障在这些疾病中的异常，但对于其中的具体机制，尤其是内皮细胞中 TDP-43（TAR DNA-binding protein 43）蛋白水平变化与血脑屏障破坏之间的关系，仍知之甚少。为了揭开这些谜团，来自美国康涅狄格大学医学院等机构的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Nature Neuroscience》杂志上。

研究人员运用了多种先进技术来探索这一复杂的问题。首先，他们从美国国立卫生研究院（NIH）NeuroBioBank 获取了 92 名捐赠者的大脑样本，包括不同年龄段的健康个体以及患有神经退行性疾病的患者。通过一种专门开发的方法，从冷冻的大脑组织中富集内皮细胞核，并结合核内转录组和抗原表位细胞索引（inCITE-seq）技术，实现了在单细胞分辨率下同时分析核蛋白和 RNA 转录本。此外，他们还利用了单细胞 RNA 测序（snRNA-seq）、基因集富集分析（GSEA）等技术，全面深入地探究基因表达变化和相关信号通路的改变。

在研究结果方面，研究人员取得了一系列重要发现。

• 内皮和小胶质细胞核的富集：通过对 ERG 转录因子染色，成功富集了 ECs 和小胶质细胞，并且通过后续的处理和分析，得到了预期比例的内皮细胞核和小胶质细胞核，为后续研究提供了可靠的样本基础。
• 聚类揭示疾病相关表达：对分选后的细胞核进行聚类分析发现，毛细血管 ECs 的转录谱与疾病进展密切相关。通过主成分分析（PCA），将毛细血管 ECs 分为三个大的集群，其中一个集群主要由健康捐赠者组成，另一个高度富集临床诊断的痴呆患者（AD 和 FTD），还有一个则包含老年对照、AD 和 ALS 患者。这表明在神经退行性疾病中，毛细血管 ECs 的转录模式发生了显著改变。进一步的基因集富集分析表明，β-catenin 在几乎所有疾病状态下均显著下调，而肿瘤坏死因子（TNF）/ 核因子（NF）-κB 信号通路则增加，这意味着这些信号通路的变化在神经退行性疾病中起着重要作用。
• inCITE-seq 检测疾病相关小胶质细胞：利用 inCITE-seq 技术，研究人员对小胶质细胞中的核 p65/NF-κB 进行评估。结果发现，小胶质细胞可分为稳态、疾病相关小胶质细胞（DAM）、过渡和营养不良四个集群，其中 DAM 集群中 NF-κB 活性最高，且 AD、ALS 和 FTD 患者的捐赠者在 DAM 集群中显著富集。这一结果不仅验证了 inCITE-seq 技术在研究小胶质细胞激活方面的有效性，还揭示了小胶质细胞在神经退行性疾病中的重要作用。
• 神经退行性内皮细胞的转录变化：对脑 ECs 的分析显示，毛细血管簇在疾病状态下差异最大。通过对毛细血管 ECs 的亚聚类分析，确定了包括动脉样、静脉样、反应性和稳态等不同的亚型。其中，反应性毛细血管（REV1）与神经退行性疾病相关，其转录谱表明存在血脑屏障功能障碍，且该集群中 TDP-43 和核 β-catenin 水平降低，Wnt/β-catenin 信号通路减少，而 TNF/NF-κB 信号通路增加。
• TDP-43 与 NF-κB 的关系：研究人员发现，在 REV1 集群中，尽管核 p65/NF-κB 水平较高，但 TDP-43 水平却降低，且这种关系在 AD、ALS 和 FTD 患者中更为明显。进一步研究表明，TDP-43 可能通过调节 NF-κB 的转录活性来影响血脑屏障的功能。
• 靶向耗尽 TDP-43 的影响：通过对人源细胞和小鼠模型的研究，发现靶向耗尽 TDP-43 会导致与 REV1 集群类似的转录变化，这表明 TDP-43 的缺失足以驱动血脑屏障功能障碍相关的关键通路变化。

在讨论部分，研究人员指出，他们发现了神经退行性疾病中一种促炎、屏障受损的内皮亚型，其中核 TDP-43 减少，这会导致经典的 p65/NF-κB 转录活性增加，破坏 Wnt/β-catenin 信号通路。这一发现为理解神经退行性疾病中血脑屏障破坏的机制提供了重要线索，有望为早期血管改变提供更好的生物标志物，并为缓解神经退行性疾病中的屏障和血管功能障碍提供新的策略。

总的来说，这项研究通过多种先进技术，深入探究了神经退行性疾病中血脑屏障的变化机制，揭示了 TDP-43 在其中的关键作用，为后续的研究和治疗提供了重要的理论基础和方向。未来，进一步研究这些信号通路的具体调控机制以及开发针对性的治疗方法，将有助于更好地应对神经退行性疾病带来的挑战。