酒精通过活性氧破坏人干细胞源性脑微血管内皮细胞屏障完整性的机制研究

本研究针对酒精滥用导致血脑屏障(BBB)功能障碍的临床问题，利用人诱导多能干细胞(iPSCs)分化的脑微血管内皮细胞(BMECs)模型，发现50-100 mM乙醇通过增加活性氧(ROS)水平，显著降低跨内皮电阻(TEER)和紧密连接蛋白(occludin/claudin-5)表达，而抗氧化剂Trolox可逆转这种损伤。该研究为酒精相关神经退行性疾病的防治提供了新靶点。

　　

酒精作为全球最广泛使用的精神活性物质，其过度消费与200多种疾病相关，每年造成美国约20万人死亡。特别值得注意的是，酒精滥用与阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病的发病密切相关。这种关联背后隐藏着一个关键科学问题：酒精如何突破大脑的"守门人"——血脑屏障(BBB)？这个由特殊内皮细胞构成的精密系统，通过紧密连接蛋白(Tight Junction)和转运蛋白严格控制物质进出脑组织。现有研究表明酒精可能破坏BBB完整性，但具体机制尚不明确，尤其缺乏可靠的人类细胞模型证据。

为解决这一难题，来自印第安纳大学医学院的研究团队创新性地采用人诱导多能干细胞(iPSCs)分化的脑微血管内皮细胞(BMECs)模型，模拟人类BBB的体内特性。通过跨内皮电阻(TEER)测量、荧光素钠渗透性实验、免疫荧光染色和蛋白质印迹等技术，系统研究了不同浓度乙醇(10-100 mM)对BBB功能的影响及其分子机制。研究特别关注了紧密连接蛋白(occludin、claudin-5和ZO-1)的表达定位变化，以及活性氧(ROS)在其中的作用，并评估了抗氧化剂Trolox的保护效果。

研究结果部分，《Ethanol Diminishes Blood-Brain Barrier Integrity》显示，50和100 mM乙醇处理3小时可使TEER值分别降低16-20%和44-50%，荧光素钠渗透性增加4倍。Western blot显示occludin表达显著降低43.7%，免疫荧光显示occludin和claudin-5的膜定位减少约20%。《Brain Microvascular Endothelial Cell Efflux Transporter Activity Is Unaffected By Ethanol Exposure》部分证实，乙醇不影响MRP-1、BCRP和Pgp等外排转运体的活性。

在《The Anti-oxidant, Trolox, Suppressed Ethanol-Induced Barrier Dysfunction》部分，DCFDA检测显示100 mM乙醇使ROS水平升高2.5倍，而Trolox预处理可显著降低ROS水平。《Trolox Mitigates Ethanol-Induced Tight Junction disruption》进一步证明，Trolox能恢复occludin表达和定位，使TEER值回升34%，渗透性降低50%。

这项发表在《Alcohol》的研究首次在人类干细胞源性BBB模型中阐明：临床相关浓度(50-100 mM)的乙醇通过ROS介导的机制，选择性破坏occludin和claudin-5的完整性，而不影响外排转运体功能。这些发现为理解酒精相关神经病变提供了细胞分子层面的解释，提示抗氧化剂可能是防治酒精性BBB损伤的潜在策略。研究采用的iPSC-BMECs模型克服了传统动物模型和人原代细胞的局限性，为BBB研究提供了更贴近人类生理的实验平台。未来研究可进一步探索长期酒精暴露对BBB的累积效应，以及不同抗氧化剂的治疗效果，为开发针对酒精相关神经退行性疾病的干预措施奠定基础。