血腦屏障（BBB）對大腦功能至關(guān)重要，但其潛在的調(diào)控機(jī)制仍不清楚。

基于此，2025年10月13日，中山大學(xué)第五附屬醫(yī)院分子影像中心何歡歡教授&單鴻教授，老年醫(yī)學(xué)科涂秋云教授以及神經(jīng)外科劉飛教授研究團(tuán)隊(duì)在Cell Reports雜志發(fā)表了“DEAD-box helicase DDX24 is essential for endothelial mitochondrial function to maintain the blood-brain barrier”揭示了DEAD-box解旋酶DDX24對于維持血腦屏障的內(nèi)皮細(xì)胞線粒體功能至關(guān)重要。

在此，作者鑒定出DEAD-box RNA解旋酶24（DDX24）是BBB的一個調(diào)控因子。內(nèi)皮細(xì)胞特異性Ddx24基因敲除（Ddx24ECKO）小鼠表現(xiàn)出學(xué)習(xí)和記憶能力缺陷以及BBB通透性增加。敲低人腦內(nèi)皮細(xì)胞DDX24導(dǎo)致occludin磷酸化和線粒體功能障礙，破壞屏障。抑制NADPH氧化酶可改善Ddx24敲除小鼠的BBB通透性和認(rèn)知缺陷。機(jī)制上，DDX24結(jié)合并穩(wěn)定PPFIA4 mRNA；敲低PPFIA4同樣損害線粒體和屏障功能。重要的是，過表達(dá)DDX24可緩解Aβ1-42引起的屏障損傷。綜上所述，作者的研究揭示了DDX24通過調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞線粒體功能在BBB調(diào)節(jié)中的關(guān)鍵作用，為治療與BBB相關(guān)疾病提供了潛在的治療靶點(diǎn)。

圖一 在小鼠中特異性敲除內(nèi)皮細(xì)胞的 Ddx24 會導(dǎo)致學(xué)習(xí)和記憶能力缺陷

為了探究DDX24在內(nèi)皮細(xì)胞中的特定作用，作者將內(nèi)皮細(xì)胞特異性Cre小鼠與Ddx24flox/flox小鼠進(jìn)行雜交，從而實(shí)現(xiàn)在所有內(nèi)皮細(xì)胞中敲除Ddx24。

通過基因型鑒定確認(rèn)Cre和flox小鼠。選取16–18克小鼠，連續(xù)5天腹腔注射75 mg/kg他莫昔芬，13天后處死分析。腦微血管經(jīng)CD31流式分選確認(rèn)內(nèi)皮細(xì)胞純度，WB和qPCR驗(yàn)證Ddx24在內(nèi)皮細(xì)胞中有效敲除。內(nèi)皮特異性Ddx24敲除小鼠壽命縮短，體重略低于對照組。

腦聲常談建立了多個《動物模型構(gòu)建與行為評估》交流群，群內(nèi)分享各種經(jīng)典和前沿的行為范式，共同交流解決動物實(shí)驗(yàn)中遇到的棘手問題，避坑少走彎路！有需要的老師可以掃碼添加微信進(jìn)入討論群！

有趣的是，這些基因敲除小鼠表現(xiàn)出學(xué)習(xí)和記憶能力缺陷，在Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)為逃逸潛伏期延長。與對照組相比，這些動物穿越平臺位置的次數(shù)減少，在目標(biāo)象限停留的時間和距離也更短。值得注意的是，由于基因敲除小鼠的游泳速度正常，因此排除了運(yùn)動功能障礙的可能性。

這些數(shù)據(jù)表明，內(nèi)皮細(xì)胞中的DDX24在維持正常腦功能中起著關(guān)鍵作用。

圖二 內(nèi)皮細(xì)胞特異性缺失Ddx24會導(dǎo)致血腦屏障通透性增加

為進(jìn)一步探究Ddx24基因敲除導(dǎo)致學(xué)習(xí)和記憶缺陷的原因，作者使用9.4特斯拉的小動物磁共振成像（MRI）掃描儀檢測了腦結(jié)構(gòu)的變化。

內(nèi)皮細(xì)胞中Ddx24的耗竭導(dǎo)致腦脊液增多，但腦血管管腔直徑未發(fā)生顯著變化。此外，通過測量腦含水量發(fā)現(xiàn)Ddx24基因敲除小鼠出現(xiàn)了腦水腫。同時，血腦屏障對示蹤劑伊文思藍(lán)的通透性增加，且緊密連接結(jié)構(gòu)在基因敲除小鼠中遭到破壞。

為驗(yàn)證DDX24缺乏所介導(dǎo)的細(xì)胞層面改變，采用廣泛用于血腦屏障研究的hCMEC/D3細(xì)胞系進(jìn)行細(xì)胞通透性檢測。結(jié)果顯示，當(dāng)DDX24被敲低時，異硫氰酸熒光素標(biāo)記的葡聚糖滲漏顯著增加。作者進(jìn)一步評估了參與緊密連接調(diào)控的相關(guān)蛋白，發(fā)現(xiàn)DDX24敲低細(xì)胞中磷酸化occludin蛋白水平顯著升高，而總occludin蛋白水平降低。這些變化在Ddx24基因敲除小鼠的腦血管組織中也得到了證實(shí)。然而，在基因敲除小鼠中，未觀察到緊密連接蛋白ZO-1和claudin-5發(fā)生顯著變化。

由于血腦屏障破壞通常會引發(fā)炎癥反應(yīng)并導(dǎo)致神經(jīng)元損傷，與此一致的是，Ddx24基因敲除小鼠表現(xiàn)出膽堿能神經(jīng)元異常以及小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化。綜上所述，內(nèi)皮細(xì)胞中的DDX24對于維持BBB穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。

圖三 抑制NADPH氧化酶可改善由內(nèi)皮細(xì)胞Ddx24缺失引起的血腦屏障功能障礙

為應(yīng)對DDX24缺乏引起的線粒體功能障礙，作者使用NADPH氧化酶抑制劑GKT136901處理DDX24缺陷細(xì)胞。

葡聚糖通透性檢測顯示，預(yù)先用GKT136901抑制NADPH氧化酶可阻止異硫氰酸熒光素標(biāo)記的葡聚糖穿過hCMEC/D3細(xì)胞層。為在體內(nèi)重現(xiàn)這一效果，將GKT136901腹腔注射至Ddx24基因敲除小鼠體內(nèi)。治療后氧化型NADPH的水平顯著降低。此外，該處理改善了Ddx24基因敲除小鼠BBB對伊文思藍(lán)和10千道爾頓熒光示蹤劑的滲漏。同時，GKT136901治療減輕了這些動物的線粒體形態(tài)異常和緊密連接結(jié)構(gòu)的破壞。GKT136901也緩解了由Ddx24基因敲除引起的學(xué)習(xí)和記憶缺陷。

綜上所述，內(nèi)皮細(xì)胞中的DDX24通過調(diào)控線粒體功能來維持BBB的穩(wěn)態(tài)。

圖四 DDX24的過表達(dá)可減輕Aβ1-42誘導(dǎo)的血腦屏障損傷

AD與BBB功能障礙相關(guān)并伴有學(xué)習(xí)和記憶能力受損。通過查詢公共數(shù)據(jù)庫，作者發(fā)現(xiàn)AD患者腦血管系統(tǒng)（包括動脈、毛細(xì)血管和靜脈）中DDX24的表達(dá)下調(diào)。

進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)顯示，從5×FAD轉(zhuǎn)基因小鼠（攜帶五種家族性AD突變的轉(zhuǎn)基因小鼠）中提取的腦血管組織片段中，DDX24的表達(dá)水平降低。此外，在hCMEC/D3細(xì)胞中，經(jīng)Aβ1-42（一種常用的AD誘導(dǎo)劑）處理48小時后，DDX24基因的表達(dá)也出現(xiàn)下降。而過表達(dá)DDX24可減輕Aβ1-42處理引起的線粒體功能障礙和通透性增加。

因此，結(jié)果加深了對DDX24在AD背景下調(diào)控血腦屏障穩(wěn)態(tài)作用的理解。

圖五 全文摘要總結(jié)

總結(jié)

越來越多的證據(jù)表明，血腦屏障功能障礙既是AD發(fā)病機(jī)制的促成因素，也是其后果。研究表明，RNA解旋酶DDX24通過結(jié)合PPFIA4的mRNA并增強(qiáng)其穩(wěn)定性，調(diào)控腦內(nèi)皮細(xì)胞中PPFIA4的表達(dá)，從而維持線粒體功能和BBB穩(wěn)態(tài)。該發(fā)現(xiàn)為BBB相關(guān)疾病提供了潛在的治療策略。

文章來源

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.116428

腦聲小店基于深度科研洞察，專注為動物實(shí)驗(yàn)提供"簡器械·精實(shí)驗(yàn)"解決方案。我們突破高精設(shè)備局限，開發(fā)手工定制化儀器及配件，通過科研巧思將基礎(chǔ)工具轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案。產(chǎn)品涵蓋行為學(xué)裝置、操作輔助工具等，使實(shí)驗(yàn)室在保持操作簡效的同時，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化數(shù)據(jù)采集，助力科研人員以創(chuàng)造性思維發(fā)掘簡易儀器的潛在科研價值。