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自闭症（ASD）发病机制不明，治疗手段匮乏。研究人员聚焦血脑屏障（BBB），探究 ASD 风险基因 SHANK3 在 BBB 形成的脑内皮细胞（BECs）中的作用。结果发现 SHANK3 通过 β -Catenin 信号调节紧密连接，影响 BBB 功能及相关行为。这为 ASD 治疗提供新靶点1228。
自闭症，这个神秘而又令人揪心的神经发育障碍，一直是医学领域的难题。多年来，科研人员不断探索自闭症的发病机制，试图找到有效的治疗方法，却始终进展缓慢。尽管已经知道自闭症是由遗传和环境因素共同作用引发，但具体的发病过程却如同迷雾，难以捉摸。尤其是血脑屏障（BBB）在自闭症发病中的作用，更是知之甚少。血脑屏障就像大脑的一道坚固防线，它严格控制着进入大脑的物质，然而这道防线在自闭症的发生发展中究竟扮演何种角色，一直没有明确答案。在这样的背景下，为了深入了解自闭症的发病机制，来自美国田纳西大学健康科学中心等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。
研究人员将目光聚焦在自闭症风险基因 SHANK3 上，他们想探究该基因在血脑屏障形成的脑内皮细胞（BECs）中的作用。经过一系列严谨的实验，研究发现了令人惊喜的成果：SHANK3 在维持血脑屏障的完整性方面发挥着关键作用。研究成果发表在《Nature Communications》上，为自闭症的研究开辟了新的方向。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是构建基因工程小鼠模型，通过培育内皮细胞特异性 Shank3 基因敲除（eShank3-KO）小鼠，为研究提供了理想的动物模型。其次，利用蛋白质组学技术，全面分析了 eSHANK3 在 BECs 中的相互作用蛋白，深入探究其分子机制。此外，还运用了电生理学技术，精确测量神经元的兴奋性变化；行为学测试则帮助评估小鼠的行为表现，从多个角度揭示自闭症相关行为的变化
1321。
下面来看具体的研究结果：
- 一种新型 Shank3 在 BECs 中表达：研究人员通过 PCR 分析等多种实验方法发现，Shank3 是 BECs 中唯一表达的 Shank 家族成员，且脑内皮细胞中的 Shank3 缺少外显子 18（Shank3Δe18）。进一步研究发现，新生儿期 BECs 中 eShank3 mRNA 的表达显著高于成年小鼠，且 eSHANK3 蛋白主要在 ZO1 阳性的细胞间连接区域表达，这暗示着它可能在调节 BECs 的连接特性和血脑屏障的屏障功能方面发挥重要作用456。
- 雄性 eShank3-KO 新生儿血脑屏障通透性增加：为了探究 eShank3 缺失对血脑屏障通透性的影响，研究人员构建了内皮细胞特异性 Shank3 基因敲除小鼠。实验结果显示，P5 雄性 eShank3-KO 小鼠的血脑屏障通透性显著增加，而雌性小鼠则未出现这种情况。进一步分析发现，这种增加的通透性主要发生在多个脑区，且并非由跨细胞转运改变引起789。
- 内皮细胞 Shank3 基因敲除降低雄性新生儿神经元兴奋性和超声波交流能力：研究人员推测血脑屏障功能障碍可能导致神经元和行为缺陷。通过实验发现，eShank3 基因敲除的雄性新生儿小鼠大脑中，胶质纤维酸性蛋白（GFAP）表达增加，神经元兴奋性降低，超声波交流能力受损，而雌性小鼠则未出现这些现象101112。
- 成年雄性 eShank3-KO 小鼠血脑屏障通透性恢复，但神经元和行为异常持续存在：研究人员发现，与新生儿期不同，成年 eShank3-KO 小鼠的血脑屏障通透性恢复正常，但成年雄性 eShank3-KO 小鼠的神经元兴奋性仍然降低，社交行为也存在缺陷，表现为对社交刺激的偏好降低和直接社交互动减少，且重复性刻板行为增加131415。
- eSHANK3 与 BECs 中的紧密连接蛋白相互作用：为了深入了解 eSHANK3 在 BECs 中的作用机制，研究人员运用蛋白质组学技术分析了 eSHANK3 的相互作用组。结果发现，eSHANK3 与多种紧密连接（TJ）和膜蛋白相互作用，这表明 eSHANK3 可能在维持血脑屏障的完整性方面发挥重要作用161718。
- eSHANK3 缺乏破坏 BECs 中的紧密连接：研究人员通过构建稳定的 eShank3-KO bEnd.3 BEC 细胞系，发现 eSHANK3 缺失会导致 ZO1 和 Claudin5 这两种紧密连接关键成分的表达减少、不连续且呈斑片状，同时 BECs 的超微结构也出现异常，进一步证实了 eSHANK3 在维持紧密连接完整性方面的重要性192022。
- eSHANK3 通过 β -Catenin 信号通路调节 ZO1 和 Claudin5：研究发现，eSHANK3 与 β -Catenin 相互作用，eShank3 基因敲除会导致 β -Catenin 在 BECs 中积累，进而抑制 ZO1 和 Claudin5 的表达，破坏紧密连接的完整性和血脑屏障的通透性。通过使用 Wnt/β -Catenin 抑制剂 IWR-1-endo 处理 eShank3-KO BECs，发现可以恢复 ZO1 和 Claudin5 的表达，改善血脑屏障的功能232425。
- BECs 中 GSK3β 激活恢复 eShank3-KO 小鼠的血脑屏障和神经元功能障碍：为了验证在体内恢复 β -Catenin 信号通路是否能改善 eShank3-KO 小鼠的血脑屏障功能，研究人员通过病毒载体将激活的 GSK3βS9A特异性地表达在 eShank3-KO 小鼠的 BECs 中。结果发现，这不仅恢复了雄性 eShank3-KO 小鼠新生儿期血脑屏障的高通透性，还改善了成年小鼠的神经元兴奋性和社交行为缺陷212627。
研究结论和讨论部分指出，该研究首次揭示了血脑屏障的 BECs 可能是自闭症发病的潜在源头之一，ASD 风险基因 Shank3 的缺失会通过干扰 β -Catenin 信号通路，破坏 BECs 中的紧密连接，导致新生儿期血脑屏障功能障碍，进而影响神经元的兴奋性和行为表现。此外，研究中意外发现 eShank3-KO 小鼠的异常表型在雄性中更为突出，这为解释自闭症在男性中高发的现象提供了新的线索。该研究成果为深入理解自闭症的发病机制提供了重要依据，同时也为开发针对自闭症的新型治疗策略指明了方向，有望推动自闭症治疗领域的重大突破。
