正常和病理条件下的血脑屏障和血脑脊液屏障

Blood-brain barrier and blood-cerebrospinal fluid barrier in normal and pathological conditions

作者信息Masaki Ueno, Yoichi Chiba, Ryuta Murakami, Koichi Matsumoto, Machi Kawauchi, Ryuji Fujihara
PMID26920424
发布时间2016-04
DOI10.1007/s10014-016-0255-7

实验完整度

低

本文为综述,引用文献总结屏障结构和清除机制,实验细节不足。

主要模型

动物模型(脑缺血再灌注、慢性低灌注、高血压等) 人脑尸检样本 糖尿病动物模型

重点核对

BBB渗透性评估方法:CSF/血清白蛋白比值,MRI造影 BBB损伤实验模型:急性缺血再灌注、慢性低灌注、高血压、高血糖 BBB通透性示踪剂:HRP、14C标记蔗糖、FITC标记葡聚糖 免疫组化定位了Aβ清除相关转运体/受体 类淋巴通路功能检测:AQP4基因敲除、示踪剂注入

摘要

血液中的物质可以通过无血脑屏障(BBB)部位的内皮细胞侵入大脑的细胞外间隙,并能通过邻近无BBB位点的脑实质间质液(ISF)传播。已证明脑脊液(CSF)通过蛛网膜绒毛直接引流至血液,也通过脑蛛网膜下腔引流至淋巴结,而ISF通过血管周围引流途径引流至颈淋巴结。此外,已确立了以动脉旁通路、星形胶质细胞胞质中水通道蛋白4依赖的转运、间质间隙和静脉旁通路为特征的类淋巴通路。最近发现了沿上矢状窦的脑膜淋巴管。已知,在小鼠中,血液中的物质可被转运至具有完整BBB功能的区域,如海马内侧区,推测是通过无BBB部位的渗漏血管。本文回顾了间质物质(如淀粉样β肽)的清除机制,并总结了不同类型损伤引起的BBB破坏模型,包括急性缺血再灌注、高血压和慢性低灌注。最后,我们讨论了血管周围清除与脑疾病之间的关系。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
血脑屏障和血脑脊液屏障在正常和病理条件下的结构与功能,以及间质物质清除机制如何参与脑部疾病的发生发展。
核心机制
间质液通过血管周围引流和类淋巴通路清除,其中类淋巴通路依赖AQP4介导的星形胶质细胞水通道;Aβ清除涉及多种转运体/受体,如LRP1、RAGE等。
主要证据
通过免疫组化在尸检人脑中检测到多种Aβ清除相关转运体/受体;BBB损伤模型(如缺血再灌注、慢性低灌注、高血压)中观察到BBB通透性增加。
研究意义
作者提出,检查尸检样本和活体功能影像有助于阐明各种神经退行性疾病的发病机制。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

BBB与BCSFB的结构分析

明确血脑屏障和血脑脊液屏障的组成结构。

基于既往文献,描述BBB由无孔内皮细胞、周细胞、基底膜和星形胶质细胞足突组成,BCSFB由脉络丛上皮细胞组成。

2

类淋巴通路与血管周围引流研究

探讨间质液和脑脊液的引流途径。

总结多种引流通路:蛛网膜绒毛直接引流入血、经嗅神经和鼻腔淋巴引流至淋巴结、血管周围引流至颈淋巴结;类淋巴通路经动脉旁、AQP4依赖、静脉旁清除。

3

Aβ清除相关转运体/受体的免疫组化定位

确定人脑中参与Aβ清除的转运体/受体的表达位置。

使用尸检人脑样本,通过免疫组化检测LDLR、LRP1、LRP2、FPRL1、ABCA1、ABCC1、ABCG4、CD36、IDE、ABCB1、ABCG2和RAGE的表达定位。

4

BBB损伤的动物模型建立与观察

评估不同病理条件下血脑屏障的通透性变化。

总结多种动物模型,包括急性缺血再灌注(蒙古沙鼠)、慢性低灌注(Wistar大鼠)、高血压(SHR/SHRSP)、高血糖(db/db小鼠、链脲佐菌素诱导糖尿病大鼠),通过静脉注射HRP或示踪剂观测BBB通透性变化。

5

BBB损伤血管的生化分析

识别BBB损伤相关基因表达变化。

采用微阵列和实时荧光定量RT-PCR分析SHRSP海马裂隙附近血管的基因表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
LDLR抗体Abnova--
LRP1抗体Santa Cruz--
LRP2抗体Gene Tex--
FPRL1抗体Novus--
ABCA1抗体Abcam--
ABCC1抗体Abcam--
ABCG4抗体Bioss--
CD36抗体ProteinTech--
ABCB1抗体Calbiochem--
IDE抗体Abcam--
ABCG2抗体Abcam--
RAGE抗体LSBio--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
BBB通透性评估
BBB通透性指标(白蛋白比值、MRI增强)、示踪剂类型(HRP、14C-蔗糖、FITC-葡聚糖)
阅读提示:Abstract、Methods(引用的文献)、Results 1(e)
急性缺血再灌注BBB损伤模型
动物种属(蒙古沙鼠)、缺血再灌注时间、HRP注射
阅读提示:Results 1(b) 和引文[41]
慢性低灌注BBB损伤模型
动物种属(Wistar大鼠)、低灌注诱导方式、HRP注射
阅读提示:Results 1(c) 和引文[44]
高血压BBB损伤模型
动物品系(SHR、SHRSP)、年龄(3个月)
阅读提示:Results 1(d) 和引文[47,48]
高血糖BBB损伤模型
动物模型(db/db小鼠、STZ诱导糖尿病大鼠)、示踪剂(14C-蔗糖、FITC-葡聚糖)
阅读提示:Results 1(e) 和引文[50-52]
Aβ清除相关转运体/受体定位
人脑尸检样本来源、抗体选择、免疫组化流程
阅读提示:Results 4 和引文[29]
血管生化分析
SHRSP年龄(3个月)、血管取材位置(海马裂隙)、微阵列和RT-PCR
阅读提示:Results 6 和引文[53-55]