全自動Western系統(tǒng)助力北大醫(yī)院揭示BBB損傷機制

中國科學(xué)院大學(xué)，中國科學(xué)院生物物理研究所閻錫蘊課題組，北京大學(xué)第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科郝洪軍主任，利用全自動Western系統(tǒng)Wes，在期刊Theranostics(IF:8.063)發(fā)表文章：

Soluble CD146, a Cerebrospinal Fluid Marker for Neuroinflammation, Promotes Blood-Brain Barrier Dysfunction, Theranostics. 2020 Jan 1;10(1):231-246.

Daji Wang1*, Hongxia Duan2*, Jing Feng2, Jianquan Xiang4, Liqun Feng5, Dan Liu2, Xuehui Chen2, Lin Jing2, Zheng Liu2, Dexi Zhang2, Hongjun Hao3 †, Xiyun Yan1,2 †

1 Savaid Medical School, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China.

2 Key Laboratory of Protein and Peptide Pharmaceutical, Institute of Biophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China.

3 School of Basic Medical Sciences, Southwest Medical University, Sichuan, China.

4 Beijing Anzhen Hospital, Capital Medical University, Beijing, China.

5 Neuroimmunology Laboratory, Peking University First Hospital, Beijing, China.

* Contributed equally as first authors

† Contributed equally as last authors

Corresponding author: Hongjun Hao, MD, Xiyun Yan, MD

--研究背景--

血腦屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）的完整性對維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)（Central Nervous System, CNS）微環(huán)境的穩(wěn)態(tài)具有非常重要的生物學(xué)意義。血腦屏障是一種多細胞構(gòu)成的血管結(jié)構(gòu)，其主要成分包括血腦屏障內(nèi)皮細胞、毛細血管基底膜、星形膠質(zhì)細胞和周細胞。這些細胞形成的多層膜結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了極低速率的滲透性屏障。BBB的完整性和低通透性對于中樞神經(jīng)系統(tǒng)（Central nervous system，CNS）的正常神經(jīng)元功能至關(guān)重要。BBB將CNS與外周血循環(huán)系統(tǒng)分離開來，嚴格控制分子和離子的進出，及時輸送營養(yǎng)和氧氣，保護大腦免受毒素和病原體的侵害。BBB功能障礙是多種神經(jīng)炎癥性疾病發(fā)生的標(biāo)志性事件，包括脫髓鞘疾病、腦部感染等。然而目前對血腦屏障破壞的分子機制了解有限，臨床上仍缺乏有效或可靠的生物標(biāo)志物用于血腦屏障損傷的早期診斷。

可溶性CD146（sCD146）主要來自血管內(nèi)皮細胞（EC）。該實驗室的先前研究證實，多發(fā)性硬化癥（MS）的患者的腦脊液（Cerebrospinal Fluid, CSF）中可溶性CD146（sCD146）水平增加，并且sCD146與BBB損傷的臨床參數(shù)呈正相關(guān)，表明sCD146參與了BBB破壞。此外，許多報告顯示血清sCD146異常升高與炎癥條件下的EC活性和通透性有關(guān)。在該實驗室先前的研究中，也證實sCD146通過促進免疫細胞跨BBB的遷移而促進炎癥。然而，尚不清楚sCD146是否直接導(dǎo)致BBB功能障礙。

--研究內(nèi)容--

本實驗室收集了823例臨床病人的血清和腦脊液樣本（患有神經(jīng)炎性疾病的患者為562名（68.3％），患有MS的患者為44名（5.3％），患有非炎性神經(jīng)系統(tǒng)疾病的有217名（26.4％）），檢測結(jié)果證實了腦脊液中的sCD146對監(jiān)測BBB損傷和神經(jīng)炎癥的敏感性。并且通過體外實驗證實了sCD146通過整合素αvβ1介導(dǎo)的細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，直接損害了人腦EC的屏障功能。因此，CSF sCD146可作為評估多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病早期BBB損傷的有希望的診斷指標(biāo)，并可作為多種神經(jīng)炎性疾病的潛在治療靶標(biāo)。

sCD146在體外可促進血腦屏障通透性

本文利用全自動Western系統(tǒng)Wes，對與BBB通透性相關(guān)的細胞表面緊密連接蛋白（TJPs）（Occludin，ZO-1，JAM-1），以及與BBB-ECs凋亡相關(guān)信號通路蛋白(caspase9, caspase3, Bcl-2, Bax)進行定量。結(jié)果顯示，sCD146通過降低TJPs的表達，并促進BBB-ECs的凋亡，增加了BBB的通透性，表明sCD146是一種參與BBB功能障礙的新型分子。

sCD146通過整合素αvβ1激活hCMEC/D₃細胞MAPK，Akt和NF-кB信號通路

本文利用全自動Western系統(tǒng)Wes檢測結(jié)果顯示，sCD146可以激活上調(diào)ECs凋亡和通透性的信號通路蛋白：MAPK（p-p38, p-ERK, p-JNK）, Akt(p-Akt), NF-кB(p-p65)。且抑制整合素αv或β1，MAPK和AKT磷酸化顯著減少，說明整合素αvβ1參與了sCD146誘導(dǎo)hCMEC/D3細胞通透性的信號通路。

阻斷整合素αvβ1可減輕sCD146誘導(dǎo)的BBB功能障礙

本文利用全自動Western系統(tǒng)Wes檢測結(jié)果顯示，阻斷整合素αv或β1時，均可抑制sCD146對與BBB通透性相關(guān)的TJPs的下調(diào)，以及對BBB-ECs凋亡相關(guān)的信號通路蛋白的上調(diào)。說明阻斷整合素αvβ1可減輕sCD146誘導(dǎo)的BBB功能障礙。