脑血管基底膜分子图谱：基于转录组与蛋白质组学的人鼠对比研究及BBB模型验证

本研究针对脑血管基底膜(BM)分子组成不明确的问题，通过整合人/鼠脑转录组与蛋白质组数据及组织工程BBB模型，系统解析了BM核心组分。研究发现Col4a1/2和层粘连蛋白(Laminin)为BM主要结构骨架，但人源BMECs转录组提示Laminin 321为主，而鼠源及蛋白组数据支持Laminin 521主导。该研究为理解BM在血脑屏障(BBB)稳态维持及阿尔茨海默病(AD)等神经系统疾病中的作用提供了分子基础。

　　

脑血管基底膜（BM）作为血脑屏障（BBB）的核心结构，其分子组成与功能机制长期存在认知空白。尽管已知BM通过胶原IV（Col4）和层粘连蛋白（Laminin）等分子支撑脑微血管内皮细胞（BMECs），但不同物种间组分差异、疾病状态下的动态变化仍不明确。尤其令人困惑的是，既往免疫荧光和Western blot研究受限于抗体特异性，难以全面揭示BM分子图谱。更关键的是，BM增厚与结构异常已被证实与阿尔茨海默病（AD）、帕金森病（PD）等神经退行性疾病密切相关，但具体分子机制尚未阐明。

为破解这些难题，来自NIH资助团队的研究人员系统整合了人/鼠脑组织的转录组与蛋白质组数据，结合干细胞衍生的诱导BMECs（iBMECs）模型，首次在《Matrix Biology》上发表了跨物种BM分子图谱对比研究。该研究通过生物信息学分析Vanlandewijck、Yang等多团队公开数据集，结合Pokhilko等最新蛋白组数据，聚焦Col4、Laminin异构体、聚集蛋白（Agrn）、基底膜蛋白聚糖（Hspg2）等核心分子。关键技术包括：1）跨平台整合7项人/鼠转录组与蛋白组数据集；2）基于微血管分离的BM特异性蛋白检测；3）iBMECs分化模型验证；4）AD患者队列转录组分析。

Results
研究揭示所有数据均证实Col4a1/2与Laminin构成BM骨架，但物种间存在显著差异：人BMECs转录组主导Laminin 321（Lam321），而鼠源数据及跨物种蛋白组均显示Laminin 521（Lam521）占优。值得注意的是，iBMECs模型异常高表达Laminin 511（Lam511），提示体外模型与体内真实微环境存在分子偏差。在疾病关联性方面，AD患者BMECs的BM分子谱未显示显著改变，暗示BM异常可能继发于其他病理过程。

Summary of data sets
跨数据集分析表明，除核心组分外，聚集蛋白（Agrn）和基底膜蛋白聚糖（Hspg2）在所有研究中均稳定检出，但人转录组仅检测到巢蛋白1（Nidogen 1）。胶原XV（Col15）和XVIII（Col18）在人类数据中表达显著，可能反映人特异性BM修饰模式。

Conclusions
该研究首次建立跨物种BM分子图谱，揭示Laminin异构体的物种偏好性对BBB研究具有深远意义：1）解释鼠模型转化医学局限性；2）为组织工程BBB模型提供优化靶点；3）明确BM稳态破坏可能是神经疾病的共同通路。特别值得注意的是，BM厚度在人（200nm）与鼠（60nm）间的巨大差异，可能与Col15/18的人源特异性表达相关。这些发现为开发靶向BM的神经保护策略奠定了理论基础。

讨论
尽管该研究通过多组学整合大幅推进BM认知，作者强调现有技术仍难以解析BM动态组装机制。例如，EM显示BM含内皮层和实质层双层结构，但各层分子贡献度尚不明确。未来需开发时空分辨技术，以揭示BM在脑血管发育与疾病中的精确调控网络。