钾通道K2P2.1通过肌动蛋白网络重塑调控脑内皮细胞形态与功能：神经炎症中血脑屏障免疫细胞迁移的新机制

本研究揭示了钾通道K2P2.1（TREK1）通过调控PI(4,5)P2-cofilin1信号轴，动态重塑脑内皮细胞肌动蛋白骨架，促进ICAM1簇集于膜突起结构，从而加速T细胞跨血脑屏障迁移。德国杜塞尔多夫大学团队结合单细胞力谱、活体双光子成像及蛋白质组学，发现K2P2.1下调可激活Arp2/3复合物，为多发性硬化等神经炎症疾病提供新靶点。

　　

在神经炎症疾病中，免疫细胞如何突破血脑屏障（BBB）的严密防线一直是未解之谜。血脑屏障内皮细胞作为中枢神经系统的"守门人"，其形态和功能的动态调控直接影响免疫细胞的迁移效率。近年研究发现，双孔域钾通道K_2P2.1（又称TREK1）在BBB功能调控中扮演关键角色，但其分子机制仍不明确。德国杜塞尔多夫大学医学院Stefanie Lichtenberg团队在《Nature Communications》发表的研究，首次揭示了K_2P2.1通过调控肌动蛋白网络动态重塑内皮细胞形态，进而影响免疫细胞迁移的全新机制。

研究人员采用内皮细胞特异性基因敲除小鼠、活体双光子显微镜、原子力显微镜（AFM）和单细胞力谱等技术，结合蛋白质组学和分子互作分析。特别值得注意的是，实验使用Rag2^-/-cgn^-/-免疫缺陷小鼠构建过继性EAE（实验性自身免疫性脑脊髓炎）模型，通过颈动脉导管注射荧光标记T细胞进行实时迁移观测。

K_2P2.1快速可逆调控免疫细胞迁移
通过选择性抑制剂spadin阻断K_2P2.1后，活体成像显示T细胞跨血管迁移数量显著增加，该效应可被ICAM1阻断抗体逆转。内皮特异性Kcnk2敲除小鼠（Kcnk2^fl/flxTie2^cre+）的EAE病情更严重，证实K_2P2.1通过内皮细胞调控神经炎症进程。

炎症条件下K_2P2.1表达下调促进免疫细胞黏附
TNFα/IFNγ刺激30分钟即可显著降低Kcnk2 mRNA水平，24小时达最低值。流式细胞术显示K_2P2.1蛋白表达同步下降。微流控实验表明，Kcnk2^-/-脑微血管内皮细胞（MBMECs）在炎症条件下T细胞黏附数量较野生型增加2倍。

K_2P2.1缺失导致ICAM1簇集的膜突起形成
免疫荧光和AFM三维重构显示，Kcnk2^-/-MBMECs即使未受刺激也会产生大量120nm以上的膜突起，其上ICAM1呈簇状分布。单细胞力谱检测发现，Kcnk2^-/-细胞与T细胞的黏附力和黏附能显著增强，提示这些突起形成"免疫细胞停泊结构"。

蛋白质组学揭示肌动蛋白网络调控异常
Kcnk2^-/-MBMECs中273个差异蛋白主要富集于肌动蛋白纤维组织通路。AFM显示其皮质硬度增加，纤维化指数升高，且肌动蛋白应力纤维的直径和长度在炎症3小时即达到野生型24小时的水平。

K_2P2.1通过PI(4,5)P₂-cofilin1轴调控细胞骨架
qPCR阵列筛选出cofilin1（Cfl1）是关键差异基因。磷酸化检测发现Kcnk2^-/-细胞中活性Cfl1（去磷酸化形式）比例显著升高。邻近连接实验（PLA）证实K_2P2.1与PI(4,5)P₂的结合随炎症减弱，而Cfl1-PI(4,5)P₂相互作用增强。使用PI4K抑制剂PAO可逆转Kcnk2^-/-细胞的肌动蛋白异常。

Cfl1敲除挽救免疫细胞黏附表型
siRNA敲低Cfl1后，炎症条件下T细胞对Kcnk2^-/-MBMECs的黏附恢复至基线水平，证实该通路的功能必要性。

这项研究阐明了K_2P2.1作为"分子刹车"的新机制：在静息状态下，其C端与PI(4,5)P₂结合形成机械敏感构象，隔离Cfl1并维持肌动蛋白稳态；炎症刺激导致通道内化后，释放的PI(4,5)P₂激活Cfl1和Arp2/3复合物，驱动膜突起形成和ICAM1重分布。该发现不仅解释了神经炎症中免疫细胞浸润的启动机制，更为靶向血脑屏障的可逆调控提供了新思路——通过药物干预K_2P2.1-PI(4,5)P₂相互作用，可能精确控制免疫细胞迁移而不破坏屏障完整性。研究采用的跨尺度技术路线（从活体成像到单分子互作）也为膜通道-细胞骨架互作研究建立了范式。