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在脊椎动物中，血脑屏障（BBB）对中枢神经系统（CNS）意义重大，但两栖动物的 BBB 却鲜为人知。研究人员以非洲爪蟾（Xenopus laevis ）、美西螈（Ambystoma mexicanum ）和伊比利亚肋突螈（Pleurodeles waltl ）为对象，研究其 BBB 通透性。结果发现不同物种 BBB 存在差异，这为相关研究提供新方向。
在神秘的生物世界里，大脑如同一个精密且神秘的 “城堡”，血脑屏障（Blood-Brain Barrier，BBB）则像是守护这座城堡的坚固城墙。它不仅将大脑与外界环境巧妙隔开，维持着内部稳定的 “小气候”，还严格管控着物质的进出，为神经元的正常运转提供稳定环境。在哺乳动物中，BBB 的结构和功能已被广泛研究，然而在两栖动物这个奇妙的生物类群中，BBB 却如同被迷雾笼罩，充满未知。两栖动物中，部分物种拥有令人惊叹的成年中枢神经系统（Central Nervous System，CNS）再生能力，这与 BBB 之间是否存在某种神秘联系呢？这一疑问激发了科学家们的探索欲望，为了解开这个谜团，来自德国路德维希 - 马克西米利安大学慕尼黑分校、英国萨塞克斯大学、瑞典卡罗林斯卡学院等研究机构的研究人员踏上了探索之旅，相关研究成果发表在《BMC Biology》上。
研究人员为了深入探究两栖动物 BBB 的奥秘，采用了多种关键技术方法。在实验动物选择上，精心挑选了非洲爪蟾（Xenopus laevis ）、美西螈（Ambystoma mexicanum ）和伊比利亚肋突螈（Pleurodeles waltl ）。通过向这些动物的心血管系统经心内注射不同分子量（1kDa、3kDa 和 70kDa）的合成示踪剂，并结合异凝集素（Isolectin GS-IB4）标记血管，利用共聚焦显微镜观察示踪剂在血管和脑实质中的分布情况。同时，运用电子显微镜技术对内皮细胞进行分析，以探究细胞层面的结构差异。此外，还对紧密连接蛋白 Claudin - 5 的表达模式进行检测，从分子层面揭示 BBB 的特性。
下面来详细看看研究结果。
- 血管系统标记：经心内注射异凝集素 GS - IB4 成功标记了非洲爪蟾和美洲蝾螈的脑血管系统，包括精细的毛细血管网络，这为后续研究提供了良好的基础，证明了实验方法的可靠性。
- 大小通透性分析：通过向非洲爪蟾和美洲蝾螈体内注射不同分子量的示踪剂，并分析荧光信号的共现系数，发现不同两栖动物物种的 BBB 通透性阈值存在差异。美洲蝾螈样本中较低的曼德斯系数表明，部分染料可穿过 BBB，而非洲爪蟾的 BBB 对所有分析的示踪剂均不渗透。
- 大分子通透性研究：进一步研究较大分子示踪剂（3kDa 和 70kDa）的通透性发现，非洲爪蟾的 BBB 能完全保留这些示踪剂，而美洲蝾螈的 BBB 呈现出斑驳的标记模式，部分区域示踪剂保留较少。虽然未观察到示踪剂进入美洲蝾螈的脑实质，但发现其内皮细胞可能选择性摄取了较大的示踪剂。
- 电子显微镜分析：电子显微镜分析显示，美洲蝾螈的内皮细胞表面有高密度的大膜突起或褶皱，形成了大量不同大小的囊泡，表现出较高的巨胞饮率；相比之下，非洲爪蟾的内皮细胞表面较为光滑，囊泡数量和大小分布与美洲蝾螈不同。
- 1kDa 示踪剂泄漏研究：研究发现，非洲爪蟾的 BBB 对 1kDa 的示踪剂不渗透，而美洲蝾螈的 BBB 对其完全渗透，示踪剂可标记脑实质细胞，这表明分子可通过细胞旁被动运输穿过美洲蝾螈的 BBB。
- Pleurodeles waltl 的通透性研究：对 Pleurodeles waltl 的研究发现，其 BBB 对 1kDa 示踪剂的通透性介于美洲蝾螈和非洲爪蟾之间，且在变态前后的通透性相似，这说明 BBB 通透性阈值的差异与变态无关。
- Claudin - 5 表达模式分析：Claudin - 5 在非洲爪蟾的脑血管中高表达，覆盖所有血管；Pleurodeles waltl 的脑血管中 Claudin - 5 表达多样，部分血管阳性、部分弱阳性或阴性；而美洲蝾螈的脑实质中则完全不表达 Claudin - 5，其表达水平与 BBB 通透性分析结果相关。
综合研究结果和讨论部分，该研究具有重要意义。研究首次揭示了两栖动物 BBB 在生理条件下存在物种特异性差异，包括通透性阈值、血管覆盖和巨胞饮率等方面。这些差异为理解两栖动物的生理特性和再生能力提供了新的视角。例如，美洲蝾螈较高的 BBB 通透性和巨胞饮率可能为其再生过程提供代谢优势，有助于快速补充能量，促进细胞存活和无瘢痕伤口愈合。而非洲爪蟾类似哺乳动物的不可渗透 BBB，可能在某些生理过程中起到不同的作用。此外，这些发现对于开发针对 BBB 相关疾病的靶向治疗方法、设计新的药物递送系统以及揭示 BBB 功能障碍的改善机制具有重要的指导意义，为未来相关领域的研究开辟了新的方向，让我们对血脑屏障和两栖动物再生能力的理解更进了一步。
