▲外來(lái)體遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)血腦屏障過(guò)程
導(dǎo)讀：外來(lái)體介導(dǎo)的細(xì)胞間通訊現(xiàn)已成為人類健康和疾病研究中的新興領(lǐng)域，《Cell Research》最近發(fā)表的一項(xiàng)研究報(bào)告指出，斑馬魚神經(jīng)元可通過(guò)分泌外來(lái)體-miR-132來(lái)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)血腦屏障的完整性。
在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）中，包括內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞和周細(xì)胞在內(nèi)的神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和血管細(xì)胞都可以通過(guò)間隙的連接快速直接交換小信號(hào)分子，也可以通過(guò)受體和通道進(jìn)行多步信號(hào)傳遞，和外來(lái)體進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。
星形膠質(zhì)細(xì)胞末端足以覆蓋血管壁的大部分，允許星形膠質(zhì)細(xì)胞與周圍細(xì)胞之間從一端到另一端的直接通訊。神經(jīng)微環(huán)境通過(guò)Wnt和Sonic Hedgehog（Shh）信號(hào)通路在體內(nèi)血腦屏障（BBB）發(fā)展中起關(guān)鍵作用。神經(jīng)元活動(dòng)是通過(guò)如血清胰島素樣生長(zhǎng)因子-1這樣能穿過(guò)的BBB的底物來(lái)影響腦血管的。然而，我們對(duì)外來(lái)體在調(diào)節(jié)BBB完整性中的作用功能了解甚少。
外來(lái)體是幾乎每種細(xì)胞類型都能產(chǎn)生的一直直徑30-100nm的雙重細(xì)胞外囊泡，它們主要來(lái)自多泡體的反向芽，富含了親代細(xì)胞的信號(hào)蛋白和脂質(zhì)。外來(lái)體在神經(jīng)元神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞通透和突觸可塑性調(diào)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(guò)外周和CNS之間的BBB通訊發(fā)揮作用。
在《Cell Research》最近的一篇文章中，中國(guó)科學(xué)院的學(xué)者使用斑馬魚作為模型系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)miR-132（miR-132主要在神經(jīng)元中表達(dá)）的功能。通過(guò)用嗎啉代反義寡核苷酸拮抗miR-132，他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，具有滅活的miR-132（miR-132 morphants）的斑馬魚幼蟲表現(xiàn)出嚴(yán)重的顱內(nèi)出血和BBB完整性受損，這些表現(xiàn)可以通過(guò)外源性紅細(xì)胞外滲和外源性循環(huán)的腦積聚示蹤劑來(lái)跟蹤。通過(guò)使用Cas9（CRISPR相關(guān)蛋白9）和miR-132特異性引導(dǎo)RNA來(lái)破壞內(nèi)源性miR-132基因座的基因組編輯也證實(shí)了這一發(fā)現(xiàn)。
▲MiR-132沉默并突變后的斑馬魚幼魚
雖然神經(jīng)元內(nèi)富含miR-132，但它也存在于內(nèi)皮細(xì)胞中并且可以調(diào)節(jié)血管發(fā)生。這就可以提出這樣一個(gè)問(wèn)題，miR-132的來(lái)源是在BBB內(nèi)嗎？研究員們利用含有多個(gè)miR-132結(jié)合位點(diǎn)的轉(zhuǎn)錄物進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)性抑制方法后發(fā)現(xiàn)，miR-132使用神經(jīng)元特異性HuC啟動(dòng)子表達(dá)miR-132變體，表明miR-132確實(shí)可能來(lái)自神經(jīng)元。
這樣故事就開(kāi)始變得更有趣，因?yàn)樗麄冞€發(fā)現(xiàn)miR-132在斑馬魚幼魚中增加的神經(jīng)元表達(dá)也提高了內(nèi)皮細(xì)胞中的miR-132水平，這表明miR-132從神經(jīng)元向內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)移。接下來(lái)，研究員們?cè)隗w內(nèi)使用轉(zhuǎn)基因斑馬魚幼魚來(lái)尋求直接證據(jù)，方法就是在神經(jīng)元外來(lái)填充有綠色熒光蛋白（GFP）和用紅色熒光蛋白（RFP）標(biāo)記的腦內(nèi)皮細(xì)胞。
他們獲得的延時(shí)共焦圖像顯示RFP陽(yáng)性內(nèi)皮細(xì)胞會(huì)攝取GFP陽(yáng)性外來(lái)體，支持細(xì)胞間外植體轉(zhuǎn)移假說(shuō)（見(jiàn)上圖）。此外，研究還表明，純化的神經(jīng)元外來(lái)體被小鼠腦內(nèi)皮細(xì)胞攝取，體外小鼠神經(jīng)元分泌的外來(lái)體可將miR-132轉(zhuǎn)移至共培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞，表明該機(jī)制在哺乳動(dòng)物中是保守的。
那什么是潛在的分子機(jī)制？通過(guò)進(jìn)一步研究了BBB完整性的多個(gè)方面，發(fā)現(xiàn)只有血管內(nèi)皮鈣粘蛋白（由Cdh5基因編碼）（粘附連接部分）在miR-132變態(tài)中顯著下調(diào)，而緊密連接蛋白、周細(xì)胞覆蓋和轉(zhuǎn)胞吞作用機(jī)械不受影響。
通過(guò)使用MicroCosm的miR-132變體的微陣列分析和計(jì)算預(yù)測(cè)，他們還發(fā)現(xiàn)編碼真核延伸因子2激酶的eEF2K是內(nèi)皮細(xì)胞中miR-132的直接靶標(biāo)。 eEF2K通過(guò)真核延伸因子2（eEF2）的磷酸化抑制Cdh5的翻譯延伸，并且神經(jīng)元miR-132釋放該抑制，并允許內(nèi)皮細(xì)胞中的Cdh5基因表達(dá)增強(qiáng)BBB完整性。
▲工作機(jī)制
總體而言，此項(xiàng)研究結(jié)果支持外來(lái)體介導(dǎo)的神經(jīng)元和腦內(nèi)皮細(xì)胞之間的遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)，這是十分重要且令人感到興奮的。他們的發(fā)現(xiàn)也提出了一些問(wèn)題，例如腦內(nèi)皮是否可以通過(guò)內(nèi)皮衍生的外來(lái)體傳播回神經(jīng)元？靈長(zhǎng)類動(dòng)物和人類的BBB是否也可以被miR-132遠(yuǎn)程控制等？此外，未來(lái)的研究應(yīng)該擴(kuò)大到探討人類和靈長(zhǎng)類動(dòng)物大腦中的解剖學(xué)距離是否增加了BBB通透性和外源調(diào)節(jié)的擴(kuò)散障礙等。
有趣的是，AD和認(rèn)知正常對(duì)照中的CSF microRNA譜不同，可能表明當(dāng)與標(biāo)準(zhǔn)AD和血管損傷生物標(biāo)志物組合時(shí)，miRNA生物標(biāo)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(lái)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(xiàng)研究為該領(lǐng)域的新方向和思路打開(kāi)了大門，重點(diǎn)關(guān)注外來(lái)體在BBB完整性方面的作用對(duì)于控制健康和疾病治療等方面具有廣大的市場(chǎng)。
原文標(biāo)題：Neurons secrete miR-132-containing exosomes to regulate brain vascular integrity