TDP-43 突变破坏血脑屏障，引发肌萎缩侧索硬化和额颞叶痴呆新机制

为探究血脑屏障（BBB）通透性在肌萎缩侧索硬化和额颞叶痴呆（ALS-FTD）中增加的原因，研究人员以携带 ALS-FTD 相关 TDP-43 突变的小鼠为模型开展研究。结果发现核 TDP-43 减少会破坏 BBB 完整性，引发 FTD 特征性病变，这为理解疾病机制提供了新视角。

　　在神经科学领域，肌萎缩侧索硬化（ALS）和额颞叶痴呆（FTD）一直是备受关注的难题。这两种疾病不仅严重影响患者的生活质量，还对家庭和社会造成巨大负担。目前，虽然已知 TDP-43 蛋白（TAR DNA 结合蛋白 43）的突变与神经元功能丧失以及家族性 FTD 和 ALS 有关，但对于 TDP-43 在血脑屏障（BBB）中的作用却知之甚少。BBB 作为大脑的重要保护屏障，其通透性增加在 ALS-FTD 患者中已被发现，然而背后的机制却迷雾重重。为了揭开这层神秘面纱，来自国外的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先是构建小鼠模型，利用 CRISPR 技术构建了携带 ALS-FTD 相关突变（Tardbp^G348C）的小鼠模型，还通过基因编辑生成了内皮细胞特异性敲除 TDP-43（Tardbp）的小鼠模型（Cdh5 (PAC) CreERT2; Tardbp^ff和 Slco1c1 (BAC) iCreERT2; Tardbp^ff） 。其次是 RNA 测序技术，对不同小鼠模型的脑内皮细胞进行 RNA 测序，分析基因表达和剪接的变化。此外，还运用免疫荧光染色、流式细胞术等方法检测蛋白表达和细胞变化。
研究结果如下：

1. Tardbp^G348C/+模型的血脑屏障泄漏：通过向小鼠体内注射染料，研究发现年老的 Tardbp^G348C/+小鼠出现血脑屏障染料泄漏增加的现象，且大脑特定血管床的染色增强。同时，这些小鼠的星形胶质细胞和小胶质细胞数量显著增加，神经元中磷酸化 Tau 染色水平升高，表明存在神经元损伤。体外实验中，Tardbp^G348C/+小鼠的脑内皮细胞（ECs）通透性增加，细胞连接蛋白强度和肌动蛋白染色减少，细胞骨架和细胞间连接出现缺陷。
2. Tardbp^G348C/+小鼠 ECs 中核 TDP-43 水平降低：研究人员对组织切片和分离的细胞进行染色，发现 Tardbp^G348C/+小鼠脑内皮细胞的核 TDP-43 水平相对于同窝对照小鼠降低，且这种降低不是由于 TDP-43 mRNA 表达的显著变化导致的。
3. 内皮细胞中 Tardbp 的缺失导致全身 EC 激活：构建的内皮细胞特异性敲除 Tardbp 的小鼠（EC-KO 和 BrEC-KO）出现了一系列血管缺陷，如 Evans 蓝染料泄漏、血小板计数减少、心脏射血分数受损和纤维化增加等。BrEC-KO 小鼠的血脑屏障泄漏增加，VE-cadherin 蛋白减少，与 Tardbp^G348C/+小鼠的表型相似，进一步证实了内皮细胞中 TDP-43 对血脑屏障功能的重要性。
4. RNA 测序揭示内皮细胞中 TDP-43 敏感的共同途径：对不同小鼠模型和人类原代脑内皮细胞进行 RNA 测序分析，发现 TDP-43 缺失影响了与血脑屏障维持相关的信号通路，如 Klf2/Klf4 流响应、Wnt 和 TNF/NF-κB 信号通路，以及细胞骨架组织相关的通路（如有丝分裂纺锤体相关通路）。同时，TDP-43 缺失还导致了关键内皮转录本的错误剪接。
5. 内皮细胞中 TDP-43 的缺失导致 FTD 样表型：对 BrEC-KO 小鼠进行长期观察，发现其出现了 FTD 的一些特征性病变，如血管周围纤维蛋白沉积增加、小胶质细胞和星形胶质细胞活化、神经元中磷酸化 Tau 增加等。行为学测试表明，BrEC-KO 小鼠在记忆和社交互动方面存在缺陷，与其他 FTD 小鼠模型表现相似。
   研究结论和讨论部分指出，TDP-43 在维持血脑屏障的完整性方面起着至关重要的作用。即使是内皮细胞中 TDP-43 的部分破坏，也会对细胞骨架和连接复合物产生重大影响。大脑内皮细胞对 TDP-43 功能的改变高度敏感，减少的内皮 TDP-43 可能导致血脑屏障通透性增加和认知功能障碍。此外，研究还发现血脑屏障功能障碍引发的慢性损伤会导致类似 FTD 的行为缺陷。这一研究为理解 ALS-FTD 和其他神经退行性疾病的发病机制提供了新的线索，也为未来开发针对这些疾病的治疗策略提供了潜在的靶点，具有重要的理论和临床意义。