▲外來體遠程調節血腦屏障過程

導讀：外來體介導的細胞間通訊現已成為人類健康和疾病研究中的新興領域，《Cell Research》最近發表的一項研究報告指出，斑馬魚神經元可通過分泌外來體-miR-132來遠程調節血腦屏障的完整性。

在中樞神經系統（CNS）中，包括內皮細胞、血管平滑肌細胞和周細胞在內的神經元、神經膠質細胞和血管細胞都可以通過間隙的連接快速直接交換小信號分子，也可以通過受體和通道進行多步信號傳遞，和外來體進行遠程通信。

星形膠質細胞末端足以覆蓋血管壁的大部分，允許星形膠質細胞與周圍細胞之間從一端到另一端的直接通訊。神經微環境通過Wnt和Sonic Hedgehog（Shh）信號通路在體內血腦屏障（BBB）發展中起關鍵作用。神經元活動是通過如血清胰島素樣生長因子-1這樣能穿過的BBB的底物來影響腦血管的。然而，我們對外來體在調節BBB完整性中的作用功能了解甚少。

外來體是幾乎每種細胞類型都能產生的一直直徑30-100nm的雙重細胞外囊泡，它們主要來自多泡體的反向芽，富含了親代細胞的信號蛋白和脂質。外來體在神經元神經膠質細胞通透和突觸可塑性調控中起重要作用，攜帶和傳遞如淀粉樣蛋白β、朊病毒、α-突觸核蛋白和tau 蛋白這樣的致病性肽，并在全身炎癥期間通過外周和CNS之間的BBB通訊發揮作用。

在《Cell Research》最近的一篇文章中，中國科學院的學者使用斑馬魚作為模型系統來檢測miR-132（miR-132主要在神經元中表達）的功能。通過用嗎啉代反義寡核苷酸拮抗miR-132，他們驚奇地發現，具有滅活的miR-132（miR-132 morphants）的斑馬魚幼蟲表現出嚴重的顱內出血和BBB完整性受損，這些表現可以通過外源性紅細胞外滲和外源性循環的腦積聚示蹤劑來跟蹤。通過使用Cas9（CRISPR相關蛋白9）和miR-132特異性引導RNA來破壞內源性miR-132基因座的基因組編輯也證實了這一發現。

▲MiR-132沉默并突變后的斑馬魚幼魚

雖然神經元內富含miR-132，但它也存在于內皮細胞中并且可以調節血管發生。這就可以提出這樣一個問題，miR-132的來源是在BBB內嗎？研究員們利用含有多個miR-132結合位點的轉錄物進行競爭性抑制方法后發現，miR-132使用神經元特異性HuC啟動子表達miR-132變體，表明miR-132確實可能來自神經元。

這樣故事就開始變得更有趣，因為他們還發現miR-132在斑馬魚幼魚中增加的神經元表達也提高了內皮細胞中的miR-132水平，這表明miR-132從神經元向內皮細胞轉移。接下來，研究員們在體內使用轉基因斑馬魚幼魚來尋求直接證據，方法就是在神經元外來填充有綠色熒光蛋白（GFP）和用紅色熒光蛋白（RFP）標記的腦內皮細胞。

他們獲得的延時共焦圖像顯示RFP陽性內皮細胞會攝取GFP陽性外來體，支持細胞間外植體轉移假說（見上圖）。此外，研究還表明，純化的神經元外來體被小鼠腦內皮細胞攝取，體外小鼠神經元分泌的外來體可將miR-132轉移至共培養的內皮細胞，表明該機制在哺乳動物中是保守的。

那什么是潛在的分子機制？通過進一步研究了BBB完整性的多個方面，發現只有血管內皮鈣粘蛋白（由Cdh5基因編碼）（粘附連接部分）在miR-132變態中顯著下調，而緊密連接蛋白、周細胞覆蓋和轉胞吞作用機械不受影響。

通過使用MicroCosm的miR-132變體的微陣列分析和計算預測，他們還發現編碼真核延伸因子2激酶的eEF2K是內皮細胞中miR-132的直接靶標。 eEF2K通過真核延伸因子2（eEF2）的磷酸化抑制Cdh5的翻譯延伸，并且神經元miR-132釋放該抑制，并允許內皮細胞中的Cdh5基因表達增強BBB完整性。

▲工作機制

總體而言，此項研究結果支持外來體介導的神經元和腦內皮細胞之間的遠程調節，這是十分重要且令人感到興奮的。他們的發現也提出了一些問題，例如腦內皮是否可以通過內皮衍生的外來體傳播回神經元？靈長類動物和人類的BBB是否也可以被miR-132遠程控制等？此外，未來的研究應該擴大到探討人類和靈長類動物大腦中的解剖學距離是否增加了BBB通透性和外源調節的擴散障礙等。

有趣的是，AD和認知正常對照中的CSF microRNA譜不同，可能表明當與標準AD和血管損傷生物標志物組合時，miRNA生物標志物可能增加AD診斷的敏感性和特異性。另外，混合microRNA和外來體作為納米粒子將具有跨越BBB遞送到腦中的治療潛力。

因此，這項研究為該領域的新方向和思路打開了大門，重點關注外來體在BBB完整性方面的作用對于控制健康和疾病治療等方面具有廣大的市場。

原文標題：Neurons secrete miR-132-containing exosomes to regulate brain vascular integrity