2018年2月6日

未来血神经屏障和周围神经疾病研究的蓝图

人的周围神经——所有在中枢神经系统之外的神经——都受到血液-神经屏障的保护。这是一层内皮细胞的紧密覆盖，通过限制从血液循环系统到达轴突或神经内电缆的水、离子、溶质和营养物质的数量或类型，维持神经内的微环境。

这样神经才能正常工作。

“我描述这些内皮细胞细胞作为控制进出神经的大门;它是系统血液循环和周围神经之间的通道，”阿拉巴马大学伯明翰分校的神经学教授、医学博士埃罗博格尼·乌博古(Eroboghene Ubogu)说。

人们对构成这扇门的部件知之甚少，如果没有这些知识，像Ubogu这样的神经学家就很难为2000万至3000万美国患者以及全球数亿周围神经疾病患者开发具体的治疗方法。“如果我们不知道是什么组成了这扇允许材料进出的门，以及这扇门是如何工作的，当神经不起作用时，我们怎么能想出具体的治疗方法呢?”Ubogu说。

在发表于科学报告Ubogu和UAB的同事首次描述了这些被称为神经内皮细胞的特化细胞的转录组，发现了12,881个定义正常人类血液-神经屏障的RNA转录本。这些信使rna是细胞构建模块的模板，这些蛋白质为活细胞提供结构和功能。

以前对血液-神经屏障的研究倾向于一次只研究一种或几种细胞成分。转录组揭示了在形成人类血液-神经屏障的正常神经内皮细胞中活跃的每一个成分。

Ubogu从2007年开始研究血液神经屏障，他说:“这就好像我们以前用一个小手电筒一样。”“这是一盏巨大的、具有启发性的泛光灯。例如，我所知道的血-神经屏障紧密连接的组成部分可能不超过6个。在本文中，我们提出了涉及紧密连接和粘附连接的133个元件。这就像梦想成真一样。”

神经内皮细胞中正常RNA和蛋白质表达的知识提供了一个基本的蓝图或参考指南。本指南将帮助医生和研究人员了解周围神经是如何保持健康的，并帮助临床医生和医学化学家找出哪些转运蛋白在神经内膜内皮细胞中是活跃的，这样他们就可以设计出能够真正到达神经或防止对神经造成毒性损伤的药物治疗。该指南还可以指导周围神经病的转化研究，通过观察在疾病或损伤期间成分是如何被破坏或改变的，并帮助开发更好的慢性疼痛治疗方法。

Ubogu的研究从UAB Shin J. Oh肌肉和神经组织病理学实验室保存的正常冷冻人类腓肠神经开始。腓肠神经，发现于小腿外侧区域，通常作为某些周围神经病变检查的一部分进行活检。

UAB团队使用一种称为激光捕获显微解剖的专门技术，从冷冻腓肠神经组织中直接分离出形成微血管的血液-神经屏障中的RNA转录本。从两名成年女性和两名成年男性身上收集了至少200条微血管，他们的神经活组织检查正常。研究小组还从先前从一名成年女性身上分离出来的纯化的神经内皮细胞中分离出RNA，并在组织培养中培养。为了这项研究，他们从三个传代(早期)和八个传代(晚期)中分离出RNA。早期和晚期的比较是为了确保这些细胞中的RNA不会因为组织培养而发生变化。

对神经内膜微血管和内皮细胞的RNA进行测序。对于来自活组织检查的微血管，称为原位血神经屏障，转录本必须与四个来源中的至少三个一致。对于来自组织培养的神经内皮细胞，称为体外血液-神经屏障，转录本必须在两个通道一致。研究人员发现12,881个RNA转录本在原位和体外血液神经屏障中是共同的。组织培养的神经内皮细胞作为对照，以纠正在激光捕获显微解剖过程中存在微血管的周细胞和白细胞等细胞可能对原位血神经屏障的污染。

转录组通过两种方式验证。首先，发现转录组包括先前确定的血管内皮标记物、酶、清道夫受体、有丝分裂原受体、营养转运蛋白、细胞粘附分子、趋化因子、粘附物和紧密连接以及连接相关分子。其次，研究人员通过间接荧光免疫组化检测，在另一名活检正常的成年女性的腓肠神经内膜微血管中发现了特定蛋白质的表达。这包括先前在这些内皮细胞中已经或尚未发现的标记- 31选择的细胞膜、趋化因子受体、细胞骨架、连接复合物和分泌蛋白。

Ubogu希望在这项研究的基础上进行大量的翻译工作。

了解人类血液-神经屏障特有的小分子和大分子转运的成分和调节因子，有助于开发利用流入转运蛋白、通道和受体介导的转胞作用成分到达神经的药物。这对于开发治疗外周神经病的有效药物和治疗慢性神经性疼痛非常重要，这种疾病影响着全球1%到10%的人。这一点至关重要，因为全世界都在应对阿片类药物危机，并为慢性疼痛寻求更好、副作用更少的治疗方法。

了解与血管生长和细胞间连接复合物形成相关的分子可以指导创伤后周围神经修复的治疗策略。这一知识也有助于恢复和保存周围神经功能在患有周围神经病变其他原因，比如糖尿病和癌症。