作者發(fā)現(xiàn)DEAD-box RNA解旋酶24（DDX24）是BBB的一個關(guān)鍵調(diào)控因子。內(nèi)皮細胞特異性敲除Ddx24的小鼠（Ddx24ECKO）表現(xiàn)出學習和記憶障礙并伴有血腦屏障通透性增加。
此外，在人腦微血管內(nèi)皮細胞（hCMEC/D3）中敲低DDX24會通過occludin蛋白的磷酸化和線粒體功能障礙破壞屏障功能。靶向抑制NADPH氧化酶可有效減輕Ddx24ECKO小鼠的血腦屏障高通透性并改善其學習與記憶缺陷。
DDX24蛋白能夠結(jié)合PPFIA4 mRNA并增強其穩(wěn)定性。與DDX24的功能一致，PPFIA4的敲低同樣會損害hCMEC/D3細胞的線粒體穩(wěn)態(tài)和屏障功能。重要的是，過表達DDX24可緩解Aβ1-42誘導的屏障損傷。該研究揭示了DDX24通過調(diào)控內(nèi)皮細胞線粒體功能在維持血腦屏障完整性中的關(guān)鍵作用，為治療血腦屏障相關(guān)疾病提供了潛在的治療靶點。
圖一 小鼠內(nèi)皮細胞特異性敲除Ddx24會導致學習和記憶障礙
為了研究DDX24在內(nèi)皮細胞中的特異性作用，作者將內(nèi)皮細胞特異性Cre小鼠與Ddx24flox/flox小鼠雜交從而實現(xiàn)所有內(nèi)皮細胞中Ddx24的缺失。通過基因鑒定確認Cre/flox小鼠后，連續(xù)5天腹腔注射他莫昔芬，13天后取腦。分離腦微血管，流式檢測CD31證實內(nèi)皮細胞純度并通過Western blot和qPCR驗證Ddx24在腦微血管內(nèi)皮細胞中成功敲除。
此外，內(nèi)皮細胞特異性Ddx24敲除小鼠的壽命較對照組更短，體重也略低。
有趣的是，這些敲除小鼠表現(xiàn)出學習和記憶障礙，在Morris水迷宮實驗（VisuTrack，上海欣軟）中表現(xiàn)為逃避潛伏期延長。與對照組相比，它們穿越目標象限的次數(shù)減少，在目標象限停留的時間和游過的距離也顯著降低。
這些結(jié)果表明，內(nèi)皮細胞中的DDX24在維持正常腦功能中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
圖二 內(nèi)皮細胞特異性缺失Ddx24會導致血腦屏障通透性增高
為探究Ddx24敲除導致學習記憶障礙的原因，研究人員利用9.4T小動物MRI發(fā)現(xiàn)：內(nèi)皮特異性敲除Ddx24后，小鼠腦脊液增多、出現(xiàn)腦水腫，但腦血管直徑未變。同時，血腦屏障通透性增加，伊文思藍滲漏增多，緊密連接結(jié)構(gòu)受損。
在人腦微血管內(nèi)皮細胞（hCMEC/D3）中敲低DDX24后，熒光葡聚糖滲漏顯著上升；進一步分析顯示，緊密連接蛋白occludin的磷酸化水平升高、總量下降，這一現(xiàn)象也在敲除小鼠腦血管中得到驗證。而ZO-1和claudin-5則無明顯變化。
此外，血腦屏障破壞引發(fā)了神經(jīng)炎癥：小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞被激活，并伴隨膽堿能神經(jīng)元異常。
綜上，內(nèi)皮細胞中的DDX24對維持血腦屏障完整性至關(guān)重要，其缺失會破壞屏障功能，引發(fā)腦水腫、神經(jīng)炎癥和認知障礙。
圖三 抑制NADPH氧化酶可改善因內(nèi)皮細胞缺失Ddx24所導致的血腦屏障功能紊亂
為應對DDX24缺失引起的線粒體功能障礙，作者使用NADPH氧化酶抑制劑GKT136901處理DDX24缺陷的細胞。葡聚糖通透性實驗顯示，預先使用GKT136901抑制NADPH氧化酶可有效阻止異硫氰酸熒光素標記的葡聚糖穿過hCMEC/D3細胞層。
為在體內(nèi)重現(xiàn)這一效果，將GKT136901腹腔注射給予Ddx24內(nèi)皮特異性敲除小鼠。治療后，氧化型NADPH水平顯著降低。此外，該治療明顯減輕了敲除小鼠中伊文思藍和10 kDa熒光示蹤劑的血腦屏障滲漏。同時，GKT136901治療也緩解了這些小鼠的線粒體形態(tài)異常和緊密連接結(jié)構(gòu)破壞。GKT136901還挽救了因Ddx24敲除所導致的學習和記憶障礙。
綜上所述，這些結(jié)果表明，內(nèi)皮細胞中的DDX24通過調(diào)控線粒體功能來維持血腦屏障穩(wěn)態(tài)。
圖四 全文摘要圖
研究發(fā)現(xiàn)，AD模型中腦微血管內(nèi)皮細胞的DDX24表達下降，而過表達DDX24可減輕Aβ誘導的血腦屏障損傷，提示其具有保護作用。值得注意的是，DDX24在神經(jīng)元中卻可能促進AD病理，顯示其功能具有細胞類型特異性。該研究揭示了DDX24在維持血腦屏障穩(wěn)態(tài)中的關(guān)鍵作用，為AD等疾病提供了新治療靶點。
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