中枢神经系统功能重要,能量消耗大,但自身比较脆弱,也没有能量物质储存,为了解决能量供应问题,循环血液中25%左右供应给大脑,但血液中也存在危害大脑的一些物质,因此大脑进化出一套结构,是可以将一些有害物质屏蔽在神经组织以外的特定结构血脑屏障。血脑屏障介于血液和脑组织之间的对物质通过有选择性阻碍作用的动态界面,由脑的连续毛细血管内皮及其细胞间的紧密连接、完整的基膜、周细胞以及星形胶质细胞脚板围成的神经胶质膜构成,其中内皮是血脑屏障的主要结构。
组成血脑屏障的血管内皮细胞具有特殊的紧密链接和通透性很低的结构特点。内皮细胞和周细胞以及星形胶质细胞共同形成紧密的链接结构限制某些物质进入和离开中枢神经系统的速度。血脑屏障破坏是多种神经系统异常的启动和持续性改变,但完整的血脑屏障也是限制药物进入中枢神经系统的主要障碍。由于对血脑屏障形成的分子机制不甚理解,限制了人们灵活操作或改变血脑屏障的能力。其实普通血管也同样存在屏障问题,血管内皮细胞也存在紧密连接这样的结构,外周的内皮细胞似乎具有很强大的物质运输(细胞快速吞吐转运方式)能力,但脑内内皮细胞似乎对运输物质失去兴趣,为什么会这样?
最近有学者通过对血脑屏障的发育进行研究,发现小鼠形成血脑屏障的关键时间窗是在胚龄15.5天。通过对这一关键时间的血脑屏障特异性基因表达进行筛选发现,主要易化超家族域-含蛋白2a (major facilitator superfamily domain containing 2a,Mfsd2a)特异表达于血脑屏障形成的血管。将Mfsd2a基因敲除,则会导致从胚胎到成年所有阶段的血脑屏障破坏,但普通血管功能正常。电子显微镜检查发现这种缺乏Mfsd2a基因的动物内皮细胞出现水泡样胞吞运转增强,但紧密连接无明显缺陷。最后发现内皮细胞Mfsd2a的表达和血脑屏障完整性形成主要受到周细胞调节(周细胞是最近脑损伤研究的新热点)。这些研究发现,Mfsd2a是血脑屏障功能的关键调节分子,可能具有抑制中枢神经内皮细胞出现水泡样胞吞运转的作用。这一发现将有助于设计出新的透过血脑屏障的新方法。
总之,本研究发现Mfsd2a是血脑屏障内皮细胞自身通透性的开关,没有这种分子,血管内物质可以通过内皮细胞的快速吞吐运输进行转运,存在这种分子,这种经内皮细胞的偷渡行为被明显抑制,这正是血脑屏障的关键问题。
Compared to theendothelial cells from the rest of the body, CNS endothelial cells that possessa BBB are characterized by highly specialized tight junctions sealing the spacebetween adjacent cells (1), and an unusually low rate of transcytosis from thevessel lumen to the brain parenchyma (2).
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