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血脑屏障（BBB）在神经健康与功能中至关重要。为解决其研究中微血管分离及非血管成分干扰问题，研究人员优化富集协议，经可视化、蛋白和转录分析，发现该协议可减少非血管细胞，富集 BBB 相关毛细血管，为 BBB 研究提供有力方法。
血脑屏障（Blood-Brain Barrier，BBB）宛如大脑的 “忠诚卫士”，它是脑血管网络中连接动脉和静脉的独特毛细血管区域，以其特殊的结构，如缺乏血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells，vSMCs）和较薄的基底膜，精心调控着大脑与血液之间的物质交换，守护着大脑内环境的稳定。在神经系统疾病研究的广阔领域中，血脑屏障的作用举足轻重。像阿尔茨海默病、中风等病症，都与血脑屏障的功能异常紧密相关。而且，在治疗脑部疾病时，药物要想精准抵达大脑发挥作用，必须跨越血脑屏障这道 “关卡” 。因此，深入了解血脑屏障，分离和富集其相关的毛细血管，对于揭示神经系统疾病的发病机制和开发有效治疗方法意义非凡。
然而，目前的研究面临诸多挑战。脑血管系统结构复杂，不同类型的血管和细胞相互交织。传统的分离和富集血脑屏障毛细血管的方法，难以完全去除非血管细胞和非毛细血管的干扰，这就如同在一堆混有杂质的宝石中挑选最纯净的那颗，难度极大。这些杂质会严重影响后续实验结果的准确性和可靠性，导致对血脑屏障特性的解读出现偏差。为了突破这些困境，来自弗吉尼亚理工大学卡里里昂分校（Fralin Biomedical Research Institute at Virginia Tech-Carilion，FBRI）等机构的研究人员踏上了探索之旅，他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员开展了一项关于优化小鼠血脑屏障血管富集方法的研究，并着重关注采集后分析中的网络层级结构。他们巧妙地利用密度梯度离心（Density Gradient Centrifugation，DGC）和过滤技术，对小鼠大脑组织进行处理，试图分离出高纯度的血脑屏障毛细血管。同时，他们运用多种分析手段，全面评估不同处理步骤对样本中血管成分和非血管成分的影响。
在技术方法上，研究人员主要采用了以下关键技术：首先是组织处理技术，通过机械解离和 DGC，结合过滤步骤，从复杂的大脑组织中初步分离出目标血管；其次是成像技术，利用荧光标记和共聚焦显微镜成像，直观地观察样本中血管和细胞的形态及分布；然后是蛋白和基因分析技术，通过蛋白质免疫印迹（western blot）和定量实时逆转录聚合酶链反应（Quantitative Real-Time Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction，qRT-PCR），分别从蛋白质和基因水平检测血管相关标记物的表达情况 。实验样本来源于 C57BL/6 和转基因小鼠的脑组织。
下面来看看具体的研究结果：
- 可视化分析：研究人员利用荧光标记和共聚焦显微镜对不同分离方法得到的样本进行观察。结果发现，经过 DGC 和过滤处理后，样本中的非血管细胞数量显著减少。同时，还发现 100 μm 孔径的过滤能够提高毛细血管大小的血管产量，但仍会残留一些与 αSMA 阳性 vSMCs 相关的微血管段，这些微血管段可能代表小动脉和过渡区毛细血管12。
- 蛋白质分析：蛋白质免疫印迹结果显示，与直接从机械解离的小鼠皮层收集蛋白质相比，采用富集和过滤的血管分离方案能显著提高内皮细胞相关蛋白（如 Claudin5 和 PECAM - 1）的浓度，同时减少平滑肌细胞衍生蛋白（如 αSMA）的水平。这表明该方案能有效富集与血脑屏障相关的毛细血管，减少非毛细血管的影响34。
- 转录分析：通过 qRT-PCR 对采集后的样本进行转录分析，发现过滤能有效降低非毛细血管血管相关基因（如 Acta2、Myh11 和 Ephb4 等）的转录水平，进一步证实过滤可减少输出材料中动脉和静脉的贡献。不过，一些标记物的转录水平变化与蛋白质水平并不完全一致，这可能反映了不同大小血管内皮细胞在形态和转录上的差异56。
在研究结论和讨论部分，研究人员指出，他们优化的富集策略结合对血管网络层级结构的评估，为血脑屏障研究提供了更准确的实验材料表征方法。该方法有助于更精确地确定用于数据分析的脑血管段，准确地将血脑屏障特性归因于毛细血管，而不是其他脑血管区域。这对于深入理解血脑屏障的功能和相关疾病的发病机制具有重要意义。同时，研究也存在一些局限性，如样本脱离原生环境可能影响实验结果，实验主要检测了部分动脉 / 静脉内皮细胞标记和 vSMC 标记，未来研究可进一步拓展检测范围，更全面地分析非血管细胞在输出材料中的比例等。
总体而言，这项研究为血脑屏障研究开辟了新的道路，其优化的富集方法和分析策略，就像为科研人员提供了一把精准的 “手术刀”，让他们能够更深入、更准确地剖析血脑屏障的奥秘，为攻克神经系统疾病带来了新的希望。
