揭示星形胶质细胞对脑微血管内皮细胞转录调控的影响：推动体外血脑屏障模型动态机制研究

本研究针对体外血脑屏障（BBB）模型中星形胶质细胞（HA）对人脑微血管内皮细胞（HBMEC）的调控机制尚不明确的问题，通过接触共培养系统和转录组分析，首次系统揭示了HA通过下调细胞周期相关基因（如Ki67）和上调转运蛋白基因（SLCO2A1/ABCC3）等23个关键基因，显著增强BBB的跨内皮电阻（TEER）并降低通透性。该研究为优化BBB体外模型提供了重要分子证据，对神经系统疾病研究和药物递送策略开发具有重要价值。

　　

在探索大脑奥秘的征程中，血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）犹如一位严格的守门人，精密调控着血液与脑组织间的物质交换。这个由脑微血管内皮细胞（HBMEC）为核心构成的动态界面，其完整性直接影响着神经系统疾病的进展和治疗效果。然而令人困扰的是，传统体外BBB模型往往忽视了一个关键角色——星形胶质细胞（Astrocytes），这些伸出"足突"包裹血管的胶质细胞，已知在体内能显著影响BBB特性，但其分子机制在体外系统中却仍是未解之谜。

正是基于这一研究空白，来自瑞典卡罗林斯卡学院等机构的研究团队在《Brain Research Bulletin》发表了创新性成果。研究人员构建了接触式共培养系统，将人源星形胶质细胞（HA）与HBMEC在Transwell装置中共同培养，通过转录组测序、跨内皮电阻（TEER）测量和荧光示踪等综合技术，首次绘制出HA调控内皮细胞的分子图谱。研究发现，HA不仅能抑制内皮细胞增殖相关通路，还能上调包括前列腺素转运蛋白SLCO2A1和药物外排泵ABCC3在内的多个功能分子，使BBB模型更接近体内状态。这项研究为神经退行性疾病研究和中枢神经系统药物开发提供了更可靠的实验工具。

研究团队主要采用三种关键技术：1）接触式共培养系统的建立，将HA与HBMEC在Transwell膜两侧共培养；2）全转录组表达谱分析（Clariom? S Affymetrix Assay）鉴定差异表达基因；3）功能验证实验包括TEER测量和荧光示踪剂（Cascade Blue）通透性检测。所有细胞均采用商业来源的人原代细胞。

3.1 转录组谱探索性分析
通过比较共培养与单独培养的HBMEC，研究人员鉴定出103个显著差异表达基因（DEG），其中80个下调、23个上调。引人注目的是，下调基因显著富集于细胞周期调控通路，如增殖标志物Ki67表达降低；而上调基因中则包含α-2-巨球蛋白（A2M）、胰岛素样生长因子2（IGF2）以及转运蛋白SLCO2A1和ABCC3等关键分子。这些发现首次系统揭示了HA通过多途径调控内皮细胞生物学特性。

3.2 HA改变HBMEC通透性和TEER
功能实验显示，HA的加入使TEER值显著升高，同时荧光示踪剂Cascade Blue的渗透率降低。有趣的是，这种屏障增强效应在非接触共培养中同样存在，提示HA可能通过分泌因子发挥作用。虽然紧密连接蛋白表达未发生显著变化，但多种钙粘蛋白（如PCDH1、CDH24等）呈现上调趋势，暗示微妙的细胞间相互作用。

3.3 选定基因的qPCR验证
研究人员选择SLCO2A1、ABCC3和Ki67进行验证，qPCR结果与转录组数据高度一致。其中SLCO2A1作为前列腺素转运蛋白，可能参与神经炎症调控；而ABCC3作为多药耐药相关蛋白，对BBB的药物外排功能具有重要影响。

3.4 SLCO1A2蛋白水平验证
免疫荧光证实，共培养条件下SLCO1A2蛋白表达显著增强，与转录水平变化相符，为转运蛋白功能研究提供了蛋白水平证据。

这项研究的重要发现在于，星形胶质细胞不仅能通过物理接触增强BBB屏障功能，更能深度重塑内皮细胞的转录程序。A2M和PZP的上调可能赋予BBB更强的抗炎和抗蛋白酶能力；IGF2的升高则暗示神经血管耦合（Neurovascular Coupling）的存在；而SLCO2A1和ABCC3的变化则直接影响BBB的物质转运特性。这些发现完美解释了为何含HA的BBB模型更接近生理状态。

从更广阔的视角看，这项研究为BBB研究领域提供了三大启示：首先，证实了体外BBB模型必须包含星形胶质细胞才能准确模拟体内环境；其次，发现的差异表达基因为BBB功能障碍相关疾病（如阿尔茨海默病）提供了新的分子靶点；最后，建立的接触共培养系统为中枢神经系统药物筛选提供了更可靠的平台。正如经典研究所示，脑实质细胞确实具有"教育"血管内皮细胞获得BBB特性的能力，而本研究则从分子层面揭开了这一教育过程的神秘面纱。