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帕金森病(PD)病因复杂,血脑屏障(BBB)在其发病中的作用尚不明确。研究人员开展了关于红细胞来源的细胞外囊泡(EEVs)穿越 BBB 机制及对 PD 影响的研究。结果发现 EEVs 可经小窝蛋白依赖机制穿越 BBB,PD 患者的 EEVs 会破坏 BBB 完整性、诱导多巴胺能神经元萎缩,为 PD 研究提供新方向。
帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一种令人困扰的神经退行性疾病,它就像一个隐藏在暗处的 “大脑破坏者”。患者不仅会出现手抖、行动迟缓等运动症状,还可能伴有睡眠障碍、嗅觉减退等非运动症状。目前,PD 的病因仍不明确,虽然知道遗传和环境因素都有影响,但要确定具体的致病因素却非常困难。
大脑中有一道 “防护墙”—— 血脑屏障(blood-brain barrier,BBB),它能严格控制血液中的分子和细胞进入大脑,保护大脑免受外界有害物质的侵害。然而,在 PD 患者中,BBB 的完整性似乎受到了破坏,这可能与疾病的发生和发展密切相关。红细胞作为血液中数量最多的细胞,会分泌细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs),这些 EVs 在 PD 患者体内可能携带了特殊的信号。那么,红细胞来源的细胞外囊泡(erythrocyte-derived EVs,EEVs)能否穿过 BBB?它们又是否会对大脑产生影响呢?为了解开这些谜团,来自 Centre de recherche du CHU de Québec 等机构的研究人员开展了相关研究,研究成果发表在《Fluids and Barriers of the CNS》上。
研究人员为了探究 EEVs 从血液到大脑的运输机制以及其对 PD 的影响,采用了多种关键技术方法。他们收集了健康人和 PD 患者的血液样本,通过差速离心等方法分离和纯化 EEVs。利用诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)构建了体外 BBB 模型,包括 2D transwell 模型和 3D 微流控芯片模型。同时运用免疫荧光、蛋白质免疫印迹(Western blot)、纳米颗粒荧光激活细胞分选(nanoparticle fluorescence-activated cell sorting,FACS)等技术对相关指标进行检测和分析。
研究结果如下:
- BMEC-like 细胞摄取 EEVs:从健康供体采集血液样本,分离红细胞并标记后,发现 BMEC-like 细胞能摄取 EEVs,且在 24 - 48 小时内摄取效果最佳,不过 EEV 处理并未改变紧密连接蛋白(如 VE-cadherin、ZO-1 和 Claudin 5)的水平。
- EEV 摄取机制:通过在细胞实验中添加内吞抑制剂,发现 Filipin(小窝蛋白依赖内吞作用的抑制剂)可使 EEV 摄取减少 55%,而 Heparinase III(吸附介导内吞作用的抑制剂)对 EEV 摄取无影响,表明小窝蛋白依赖的内吞作用参与了 BMEC-like 细胞对 EEV 的摄取。
- PD 患者 EEVs 对 BBB 和神经元的影响:利用 3D 脑芯片模型,研究人员发现 PD 患者来源的 EEVs 会增加 BBB 的通透性,使更多 EEVs 穿越血管进入大脑。在 BMEC-like 细胞单层实验中,PD 患者的 EEVs 会降低 ZO-1 和 Claudin 5 的水平,还会使细胞表面积减小。对 iPSC 分化的多巴胺能神经元进行实验,发现 PD 患者的 EEVs 会导致多巴胺能神经元萎缩,而非多巴胺能神经元则不受影响。
研究结论和讨论部分指出,本研究证实了 EEVs 可经小窝蛋白依赖机制穿越 BBB,PD 患者的 EEVs 会破坏 BBB 完整性、诱导多巴胺能神经元萎缩。这为理解 PD 的发病机制提供了新的视角,表明外周因素可能通过 EEVs 影响大脑,参与 PD 的发生和发展。同时,研究也存在一些局限性,如未探究微胶质细胞在 EEV 进入大脑后的作用,以及 EEV 中各种分子成分对疾病的具体贡献等。未来的研究可以在此基础上进一步深入,为 PD 的治疗和干预提供更有价值的线索。