脈絡叢（CP）是腦脊液（CSF）的主要來源。血液-CSF屏障由CP中上皮細胞之間的緊密連接組成，對維持大腦內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定至關(guān)重要，該屏障的功能障礙與大腦衰老和神經(jīng)退行性疾病相關(guān)，但衰老過程中其退化機制尚不明確。2025年2月19日，中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生物化學與細胞生物學研究所）沈義棟/周一飛研究組與上海交通大學醫(yī)學院附屬新華醫(yī)院鄢秀敏課題組合作在Neuron（IF 14.7）期刊發(fā)表了題為“Macrophage-derived CTSS drives the age-dependent disruption of the blood-CSF barrier”的研究論文。研究揭示了免疫細胞和屏障細胞之間加速CP和大腦衰老的重要相互作用，確定組織蛋白酶S（CTSS）是改善老年動物大腦穩(wěn)態(tài)的潛在靶點，并強調(diào)了循環(huán)蛋白酶在衰老中的關(guān)鍵作用。
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基因信息
CTSS：組織蛋白酶S
HRAS(G12V)：致癌基因
CLDN1：緊密連接蛋白1
Cystatin C：一種分泌蛋白，CTSS的內(nèi)源性強效抑制劑
病毒產(chǎn)品
AAV2/5-CMV-EGFP
AAV2/5-CMV-RFP
AAV2/5-CMV-CTSS-P2A-EGFP
AAV2/5-CMV-FLAG-HRAS(G12V)-P2A-RFP
AAV2/5-CMV-FLAG-CLDN1(mut)-P2A-RFP
AAV2/5-CMV-SaCas9-U6-Ctrl_sagRNA
AAV2/5-CMV-SaCas9-U6-Cldn1_sagRNA
AAV2/5-CMV-Cystatin_C-P2A-RFP
注射方式及部位
立體定位注射，側(cè)腦室
注射劑量
5x1011 vg/ml ，5μL
01 研究結(jié)果
1、血腦脊液屏障隨年齡增加而受損，CLDN1相應減少
作者首先研究了CPEC TJ處CLDN1的減少是否會導致衰老過程中B-CSF屏障的損傷。研究發(fā)現(xiàn)CLDN1依賴性破壞老年CP中的B-CSF屏障可能通過促進腦室下區(qū)（SVZ）中的T細胞浸潤和減少細胞增殖在衰老過程中的神經(jīng)功能障礙中發(fā)揮重要作用。為了探索衰老過程中破壞CPEC TJ CLDN1的機制，作者對3月齡和24月齡的小鼠左心室和第四腦室的CP進行單細胞RNA測序（scRNA-seq），并追蹤單個CP細胞的時間轉(zhuǎn)錄組。結(jié)果顯示，CTSS 在巨噬細胞中高度表達，且隨年齡依賴性增加，而其在其他細胞中的表達無明顯變化。進一步實驗證實了CTSS 在衰老脈絡叢中的表達和分泌增加，且主要來源于巨噬細胞。通過比較CP中的CTSS水平與CPEC TJ處的CLDN1強度以及衰老過程中左心室周圍的白蛋白信號，發(fā)現(xiàn)兩者與CTSS水平呈明顯相關(guān)性。綜上，在衰老過程中，CTSS被巨噬細胞誘導并分泌到CP基質(zhì)中，通過消化CLDN1來滲透B-CSF屏障。進一步研究發(fā)現(xiàn)CP中CTSS的年齡依賴性增加損害了B-CSF屏障。
圖1. CTSS在衰老脈絡叢中上調(diào)
2、CTSS通過CLDN1削弱B-CSF屏障
為了進一步研究CTSS對CLDN1的減少是否是B-CSF屏障年齡依賴性降解的原因，作者將表達對CTSS切割具有抗性的CLDN1突變體（CLDN1mut）的AAV2/5注射到15月齡小鼠左心室中。CLDN1mut過表達后，CPEC TJ處CLDN1信號增加，B-CSF屏障改善。CLDN1mut還增加了SVZ中的增殖細胞，并增強了小鼠在巴恩斯迷宮和尾部懸吊試驗中的行為。為證實CLDN1在維持B-CSF屏障中的關(guān)鍵作用，作者通過注射表達Cas9的AAV2/5和靶向CLDN1的sgRNA，下調(diào)了年輕小鼠CPEC中的CLDN1。下調(diào)CLDN1破壞了B-CSF屏障，抑制SVZ中的細胞增殖，并在巴恩斯迷宮和尾部懸吊試驗中損害小鼠的行為。因此，CTSS誘導的CPEC TJs處CLDN1的減少對于B-CSF屏障的年齡依賴性分解至關(guān)重要。
圖2. CTSS通過CLDN1削弱B-CSF屏障
3、老年CP細胞衰老加劇誘導CTSS
為了研究老年CP中基質(zhì)巨噬細胞分泌CTSS的機制，作者檢查了CP中的細胞衰老。在CP衰老過程中，CPEC、成纖維細胞、vSMC、周細胞和內(nèi)皮細胞的細胞衰老顯著增加。CCL2是一種炎癥性SASP因子，與CCR2結(jié)合并招募單核細胞，實驗發(fā)現(xiàn)CCL2在老年CP中增加。在CCR2 KO小鼠中研究CCL2的作用，發(fā)現(xiàn)12月齡CCR2 KO小鼠CP中的CTSS水平顯著低于WT小鼠。進一步在體內(nèi)證實了去除老年CP中的衰老細胞可以減輕CTSS的誘導，恢復被破壞的B-CSF屏障和相關(guān)的神經(jīng)功能障礙。致癌Ras（G12V）是一種成熟的誘導細胞衰老的方法，利用AAV2/5在CPEC中特異性過表達Ras（G12V）誘導了年輕小鼠CP的細胞衰老。Ras（G12V）誘導的細胞衰老增加了CP中的巨噬細胞和CTSS，減少了CPEC TJs處的CLDN1，破壞了B-CSF屏障，抑制了SVZ中的細胞增殖，進一步支持CP中的衰老細胞驅(qū)動了CTSS介導的B-CSF屏障的破壞。因此，CP中細胞衰老的年齡依賴性增加極有可能激活巨噬細胞CTSS分泌，導致B-CSF屏障的破壞。
圖3. 干擾CP中的細胞衰老會改變B-CSF屏障
02 結(jié)論
本研究報告了一種由CP巨噬細胞分泌的蛋白酶-組織蛋白酶S（CTSS），由于細胞衰老加劇，在老年CP中上調(diào)。CTSS通過消化CLDN1損害血液CSF屏障。值得注意的是，在老年CP中抑制CTSS或上調(diào)CLDN1可以恢復血CSF屏障和腦功能。
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