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为探究锰（Mn）暴露与血脑屏障（BBB）紧密连接蛋白（TJPs）的关系及潜在神经保护策略，研究人员构建小鼠和细胞模型开展研究。结果发现，Mn 暴露破坏 BBB 完整性、损害认知功能，天麻素（GAS）可缓解相关损伤，或通过调节 RhoA/ROCK2 通路。该研究为 Mn 神经毒性防治提供新方向。
在生命的舞台上，微量元素锰（Mn）扮演着重要却又复杂的角色。它是人体必需的微量元素，在许多生理过程中发挥着关键作用，比如参与多种酶的激活，对维持正常的新陈代谢意义重大。然而，就像 “水能载舟，亦能覆舟”，过量的锰暴露却会引发一系列问题。过往研究表明，过量的锰会对神经系统发起攻击，导致运动功能障碍、认知缺陷等多种神经疾病。这背后的原因与血脑屏障（BBB）密切相关，血脑屏障就像大脑的忠诚卫士，守护着中枢神经系统（CNS）的内环境稳定，防止有害物质入侵。一旦血脑屏障的完整性遭到破坏，各种有害物质就可能长驱直入，损害神经细胞，引发神经疾病。但目前，锰暴露破坏血脑屏障的具体分子机制，以及如何减轻锰对认知功能的损害，仍是未解之谜。
为了揭开这些谜团，国内研究人员开启了探索之旅。他们精心设计并开展了一系列研究，试图找出锰暴露与血脑屏障紧密连接蛋白（TJPs）之间的潜在联系，同时探寻能够减轻锰诱导认知损伤的有效策略。经过不懈努力，研究取得了重要成果。研究发现，锰暴露会显著降低紧密连接蛋白的表达，破坏血脑屏障的完整性，进而损害小鼠的认知功能。而天麻素（GAS），这种从传统中药天麻中提取的生物活性化合物，却有着神奇的效果。它不仅能够有效减轻锰诱导的血脑屏障破坏，还能增强紧密连接蛋白的表达，改善小鼠的认知功能。进一步研究揭示，天麻素发挥这些作用，很可能是通过调节 RhoA/ROCK2 信号通路来实现的。该研究成果发表在《Current Research in Toxicology》杂志上，为深入理解锰介导的神经毒性机制提供了新视角，也为开发防治锰暴露相关认知功能障碍的新疗法奠定了基础 。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。在动物实验方面，选用特定品系的小鼠构建锰暴露模型，通过腹腔注射等方式给予不同处理，之后采集血液和组织样本。在行为学测试中，利用小鼠恐惧条件反射系统和新物体识别测试评估小鼠认知能力。在细胞实验方面，培养 bEnd.3 细胞（永生化小鼠脑内皮细胞）模拟血脑屏障，运用 MTT 法检测细胞活力，通过 RNA 提取和 RT-qPCR、免疫染色、Western blot 等技术分析基因和蛋白表达情况，还用 Transwell 实验测定细胞单层通透性 。
下面详细看看研究结果：
- Mn 暴露损害小鼠认知功能并破坏血脑屏障完整性：研究人员建立了亚急性锰暴露小鼠模型，结果显示，与对照组相比，锰暴露组小鼠血液中锰含量大幅增加，大脑皮层和海马区的锰含量也显著上升。行为学测试中，新物体识别测试里小鼠辨别新物体的能力明显下降；恐惧条件反射测试中，在条件刺激下，锰暴露组小鼠的冻结时间百分比显著降低，这表明锰暴露损害了小鼠的认知功能。同时，通过尾静脉注射荧光素钠评估血脑屏障完整性发现，锰处理小鼠的大脑皮层和海马区荧光强度显著增加，且皮层血管的径向长度缩短，说明锰暴露导致了血管损伤，破坏了血脑屏障的完整性。
- Mn 暴露降低紧密连接蛋白表达：研究人员用 bEnd.3 细胞进行体外实验，发现 100 μM MnCl?处理 24 h 对细胞活力无显著影响，便选用该浓度进行后续实验。实验结果显示，锰暴露使细胞对大分子量 FITC - 葡聚糖的通透性增加，表明细胞膜通透性上升。进一步检测发现，锰处理的 bEnd.3 细胞中，ZO - 1 和 Occludin（Ocln）的 mRNA 和蛋白表达均显著下调；在锰暴露小鼠的脑组织结构中，同样观察到 ZO - 1 和 Ocln 的表达降低。这说明锰暴露在体内外均会导致紧密连接蛋白表达下调。
- 过表达 Ocln 改善锰暴露小鼠的认知能力并增加紧密连接蛋白表达：研究人员通过腺相关病毒（AAV）载体过表达 Ocln，结果发现，与对照组相比，过表达 Ocln 的锰暴露小鼠，大脑皮层的锰浓度显著降低，认知功能得到改善，表现为新物体识别测试中的辨别指数升高。同时，皮层血管的径向长度增加，且 Ocln 的 mRNA 和蛋白表达显著升高，表明过表达 Ocln 可减轻锰诱导的认知损伤，增强紧密连接蛋白 Ocln 的表达。
- 天麻素保护血脑屏障并缓解锰暴露小鼠的认知功能障碍：给锰暴露小鼠使用天麻素后，小鼠血液和大脑中的锰含量显著降低。行为学测试中，天麻素处理组小鼠在恐惧条件反射测试中的冻结时间百分比增加，认知功能得到改善；同时，血脑屏障的通透性降低，大脑皮层和海马区的荧光强度减弱，说明天麻素对锰诱导的认知损伤有保护作用，可能是通过保护血脑屏障完整性和减少大脑中的锰积累来实现的。
- 天麻素通过上调 TJPs 表达保护血脑屏障免受锰损伤：在体内实验中，给小鼠灌胃天麻素显著逆转了锰诱导的 ZO - 1 和 Ocln mRNA 表达下降，蛋白水平也有所增加。体外实验中，20 μM 天麻素能有效缓解锰诱导的 bEnd.3 细胞中 ZO - 1 和 Ocln mRNA 和蛋白表达的降低，还降低了细胞对大分子量 FITC - 葡聚糖的通透性。这表明天麻素通过上调紧密连接蛋白的表达，维持了血脑屏障的完整性。
- 天麻素抑制锰处理的 bEnd.3 细胞中的 RhoA/ROCK2 通路：研究发现，锰处理会显著上调 bEnd.3 细胞中 RhoA 和 ROCK2 蛋白的表达，而天麻素处理可减弱这种变化。使用 RhoA/ROCK 信号通路抑制剂 HA - 1077 后，ZO - 1 和 Ocln 蛋白表达上调。这说明天麻素可能通过抑制 RhoA/ROCK2 通路减轻锰的毒性。
综合研究结论和讨论部分，该研究首次揭示了锰会导致血脑屏障损伤和紧密连接蛋白表达下降，天麻素作为一种潜在的神经保护剂，可减轻锰诱导的血脑屏障损伤，缓解认知功能障碍，其作用机制可能与调节 RhoA/ROCK2 信号通路有关。这一研究成果为锰暴露相关神经毒性的防治提供了新的理论依据和潜在的治疗靶点，对开发治疗认知功能障碍相关疾病的新方法具有重要意义 。未来研究可进一步深入探究天麻素的治疗方式，以及血脑屏障通透性改变在神经退行性疾病中的作用机制，为攻克这类疾病带来新的希望 。
