脑微血管内皮细胞特异性Endoglin通过细胞外囊泡触发阿尔茨海默病模型小鼠星形胶质细胞反应性的机制研究

本研究针对阿尔茨海默病(AD)中脑血管功能障碍如何驱动神经退行性病变这一关键科学问题，揭示了脑微血管内皮细胞(BMECs)通过分泌携带Endoglin(ENG)的细胞外囊泡(CEEVs)激活TGFβRI/Smad3通路，进而诱导星形胶质细胞反应性的全新机制。上海交通大学医学院团队采用多组学整合分析结合体内外实验，首次证实靶向ENG可显著改善APP/PS1小鼠认知功能，为AD治疗提供了新型生物标志物和治疗靶点。

　　

在神经退行性疾病研究领域，阿尔茨海默病(AD)始终是困扰科学界的重大难题。尽管淀粉样蛋白(Aβ)级联假说长期主导研究方向，但靶向Aβ的疗法临床效果有限，促使研究者将目光转向其他致病机制。近年来越来越多的证据表明，脑血管功能障碍不仅是AD的早期特征，更可能是驱动疾病进展的关键因素。脑微血管内皮细胞(BMECs)作为血脑屏障(BBB)的主要组成，其异常如何影响邻近星形胶质细胞并导致神经退行性病变，成为亟待破解的科学谜题。

上海交通大学医学院药理学与化学生物学系的研究团队在《Molecular Neurodegeneration》发表的重要研究，首次阐明了BMECs通过细胞外囊泡(CEEVs)递送Endoglin(ENG)蛋白激活星形胶质细胞的分子机制。研究人员采用多组学整合策略，结合血管损伤模型、细胞共培养系统和转基因动物实验，发现ENG是连接血管损伤与神经炎症的关键分子开关。

研究主要运用了以下关键技术：1) 整合人BMECs转录组与AD患者脑脊液(CSF)蛋白质组的多组学分析；2) 血管紧张素II(Ang II)诱导的血管损伤小鼠模型；3) 细胞外囊泡分离鉴定及体内示踪技术；4) 内皮细胞特异性ENG敲除的AAV9病毒载体构建；5) 双光子成像和行为学评估体系。临床样本来自上海瑞金医院18例AD患者和15例非痴呆对照的血清检测。

研究结果

血管损伤导致认知障碍和星形胶质细胞反应性
通过Ang II诱导的慢性血管损伤模型发现，血管异常会导致海马齿状回毛细血管面积减少，伴随星形胶质细胞标志物GFAP和VIM表达上调。行为学测试显示血管损伤小鼠在新物体识别、Y迷宫和水迷宫任务中均表现出显著认知缺陷。

CEEVs特异性Endoglin(ENG)是BMECs与星形胶质细胞通讯的关键介质
多组学交叉分析锁定ENG为内皮细胞特异性差异表达蛋白。临床样本验证ENG在AD患者血清中显著升高，且与蒙特利尔认知评估(MoCA)评分呈负相关。机制研究发现损伤的BMECs通过CEEVs将ENG递送至星形胶质细胞，使用囊泡释放抑制剂GW4869或胞吞抑制剂Amiloride可阻断这一过程。

损伤的BMECs通过CEEVs递送ENG蛋白
免疫荧光显示APP/PS1小鼠海马区星形胶质细胞ENG信号增强。Ang II处理使HCMEC/D3细胞ENG表达增加，且ENG主要富集于CEEVs而非游离形式。炎症因子LPS、IL-6和TNF-α同样能诱导BMECs释放ENG。

ENG通过TGFβRI/Smad3通路调控星形胶质细胞反应性
ENG与星形胶质细胞膜上的TGFβRI特异性结合而非TGFβRII，促进Smad3磷酸化而不影响总Smad3水平。ENG重组蛋白处理可上调GFAP、VIM和IL-6表达，而TGFβ/Smad3抑制剂SB431542能逆转这种效应。

内皮特异性ENG敲除改善APP/PS1病理表型
海马区注射AAV9-shENG显著降低ENG表达，抑制Smad3核转位，减少反应性星形胶质细胞标志物VIM和Aβ斑块负荷。Sholl分析显示ENG敲除使星形胶质细胞分支复杂度和末端半径减小，同时促炎因子IL-6下降，神经营养因子IL-3和VEGF回升。

靶向ENG治疗改善认知功能
ENG单抗Carotuximab治疗40天使APP/PS1小鼠空间学习记忆显著改善，海马区可溶性和不可溶性Aβ₄₀/Aβ₄₂水平降低，且不影