IQGAP2—— 调控血脑屏障免疫动态，或为攻克神经疾病的关键密码

为解决血脑屏障免疫调节机制不明的问题，范德堡大学的研究人员开展 IQGAP2 对血脑屏障免疫动态影响的研究，发现其可调控免疫细胞浸润，该成果为理解相关机制及治疗神经疾病提供新方向，值得一读。

　　

在人体这个神奇的 “小宇宙” 里，大脑绝对是那颗最闪耀的 “明星”，它掌控着我们的思维、行动和感觉。而脑血管内皮细胞（Brain endothelial cells，BECs），就像是守护大脑的忠诚卫士，它们通过血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）的功能，维持着中枢神经系统（central nervous system，CNS）的稳定状态。BECs 平时很低调，表达的黏附受体水平不高，这就像给白细胞进入大脑设置了重重关卡，限制了它们的进入。

但问题来了，这个看似简单的 “关卡限制” 背后，分子调节机制却像一团迷雾，让科学家们摸不着头脑。虽然之前有不少研究对 BECs 和外周内皮细胞的基因差异表达进行了探索，也对神经血管单元中不同细胞类型的单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）特征进行了分析，可 BECs 中黏附分子（LAMs）表达受抑制的具体机制，以及免疫细胞穿越血脑屏障的调控机制，依旧是未解之谜。

为了揭开这些神秘的面纱，来自范德堡大学（Vanderbilt University）的研究人员在《iScience》期刊上发表了一篇名为 “IQGAP2 regulates blood - brain barrier immune dynamics” 的论文。他们发现，IQ 基序包含的 GTP 酶激活蛋白 2（IQGAP2）是血脑屏障免疫特权（指中枢神经系统对免疫系统相对隔离，限制免疫细胞进入，维持自身稳定的特性）和免疫细胞进入中枢神经系统的关键调节因子。这一发现就像在黑暗中点亮了一盏明灯，为理解血脑屏障的免疫调节机制带来了新的曙光，也为相关神经系统疾病的研究和治疗提供了潜在的新靶点。

研究人员在探索这个神秘课题时，用到了几个关键的技术方法。他们利用小鼠和斑马鱼模型，通过基因编辑改变它们体内的 Iqgap2 基因，观察免疫细胞的浸润情况。同时，运用单细胞 RNA 测序技术，对野生型和 Iqgap2 基因敲除小鼠的 BECs 进行分析，看看基因表达会发生哪些变化。还使用免疫组织化学技术，检测蛋白质的表达和定位，进一步验证研究结果。

下面，让我们一起深入了解一下他们的研究结果：

1. 全局缺失 Iqgap2 增加急性神经炎症小鼠模型中外周免疫细胞向大脑的浸润

研究人员为了搞清楚小鼠体内的 Iqgap2 是否会影响白细胞向大脑的浸润，进行了一场有趣的实验。他们就像 “魔法师” 一样，给野生型（WT）和 Iqgap2 基因敲除（KO）小鼠的侧脑室注射白细胞介素 - 1β（IL - 1β），诱发急性神经炎症。24 小时后，通过免疫组织化学标记大脑皮层切片中的 CD45 细胞，来观察白细胞的浸润情况。结果发现，Iqgap2 基因敲除小鼠皮层中的 CD45?细胞数量明显增加，就好像原本关闭的大门被打开了，白细胞纷纷涌入。而给小鼠注射生理盐水作为对照时，并没有刺激 CD45 细胞向大脑浸润。这表明，Iqgap2 就像一个 “守门员”，在中枢炎症刺激后，能限制白细胞进入小鼠的中枢神经系统。

2. 全局缺失 Iqgap2 增加实验性自身免疫性脑脊髓炎中的免疫细胞浸润

由于免疫细胞浸润失调是许多神经退行性疾病的特征，研究人员接着想看看在炎症性神经退行性疾病的情况下，Iqgap2 缺失会有什么影响。他们诱导野生型和 Iqgap2 基因敲除的 129S 小鼠患上实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE），这就像是给小鼠制造了一个 “生病场景”。结果发现，在诱导 EAE 30 天后，Iqgap2 基因敲除小鼠的腰椎脊髓中 CD45 细胞显著增加。不过有趣的是，虽然白细胞大量涌入，但疾病的严重程度、生存率和脱髓鞘情况并没有明显差异，这说明白细胞的浸润和疾病的实际病理之间可能存在着复杂的关系。

3. 全局缺失 Iqgap2 增加斑马鱼在无炎症状态下外周免疫细胞向大脑的浸润

为了在另一个物种中验证这些发现，研究人员又把目光投向了斑马鱼。他们通过向单细胞胚胎直接注射 Cas9 蛋白和多个单向导 RNA（sgRNAs），制造出了斑马鱼的 Iqgap2 基因敲除模型。这些斑马鱼的内皮细胞和免疫细胞都带有转基因标记，就像给细胞贴上了 “小标签”，方便研究人员观察。研究人员发现，与对照组相比，Iqgap2 基因敲除的斑马鱼大脑中 mpeg?巨噬细胞系细胞数量显著增加。进一步区分微胶质细胞和浸润白细胞后发现，Iqgap2 基因敲除斑马鱼大脑中浸润白细胞的数量明显增加。这表明，在斑马鱼中，Iqgap2 同样是限制白细胞进入中枢神经系统的重要 “关卡”。

4. 全局缺失 Iqgap2 在小鼠 BECs 中产生深刻的炎症转录组谱

研究人员知道 Iqgap2 对调节外周免疫细胞进入中枢神经系统很重要，那它是怎么做到的呢？他们对野生型和 Iqgap2 基因敲除小鼠的 BECs 进行了单细胞 RNA 测序。通过一系列复杂的分析，他们发现 Iqgap2 缺失并没有显著影响大多数经典血脑屏障基因的表达，但却导致了一些参与氨基酸和代谢物交换的转运蛋白基因表达变化，以及血脑屏障功能发育和维持的关键调节基因下调。同时，许多白细胞黏附分子（LAMs）和趋化因子受体的表达显著上调，这使得 BECs 与免疫细胞的相互作用增强。基因集富集分析（GSEA）还表明，Iqgap2 缺失使 BECs 的转录谱和蛋白质表达向激活的炎症状态转变。

5. IQGAP2 在死后人类脑组织中的表达情况

研究人员还想看看 IQGAP2 和人类疾病有没有关系。他们在死后的人类脑组织中进行研究，发现 IQGAP2 主要与血管细胞相关联。在对阿尔茨海默病（AD）患者和非 AD 患者的海马体组织进行免疫染色和定量分析后，发现 AD 患者脑实质区域的 IQGAP2 水平显著降低，虽然血管区域的 IQGAP2 信号下降不明显，但这一发现也暗示了 IQGAP2 与人类神经退行性疾病之间可能存在联系。

综合这些研究结果，研究人员认为 IQGAP2 在调节血脑屏障免疫动态方面发挥着重要作用。虽然目前还不清楚它在不同细胞类型中的具体作用机制，但研究数据表明，它在抑制 BECs 的炎症反应和调节免疫细胞向中枢神经系统的运输方面有着重要意义。这一研究为理解血脑屏障的免疫调节机制提供了新的视角，也为进一步研究神经退行性疾病的发病机制和治疗策略开辟了新的道路。未来，研究人员还需要更深入地探索 IQGAP2 的作用机制，以及它与其他细胞和分子之间的相互作用，希望能为人类神经系统疾病的治疗带来新的突破。