疟原虫裂解产物通过破坏内皮连接和激活JAK-STAT信号通路导致血脑屏障功能障碍的机制研究

本研究针对脑型疟疾(CM)中血脑屏障(BBB)破坏的机制难题，开发了包含内皮细胞、周细胞和星形胶质细胞的3D-BBB模型。研究人员发现疟原虫裂解产物(iRBC-egress media)通过下调紧密连接蛋白(如Claudin-5、ZO-1)和激活JAK-STAT通路导致血管通透性增加，而JAK1/2抑制剂Ruxolitinib可有效保护屏障完整性。该研究为理解CM发病机制和开发辅助疗法提供了新见解，发表于《Nature Communications》。

　　

脑型疟疾(CM)是恶性疟原虫(Plasmodium falciparum)感染最严重的并发症之一，死亡率高达15-20%，幸存者中约半数会遗留长期神经功能障碍。尽管已知寄生虫在脑微血管中的滞留(sequestration)是CM的关键病理特征，但寄生虫如何破坏血脑屏障(BBB)的精确机制仍不清楚。现有体外模型因缺乏BBB的多细胞组成和机械力学特性，难以真实模拟体内情况。欧洲分子生物学实验室(EMBL)的研究团队通过开发新型3D-BBB模型，揭示了疟原虫裂解产物通过双重机制破坏血管屏障的重要发现，相关成果发表在《Nature Communications》上。

研究采用单细胞RNA测序(scRNA-seq)、透射电镜(TEM)和微血管通透性测定等关键技术。通过构建包含原代人脑微血管内皮细胞(HBMEC)、星形胶质细胞和周细胞的3D微流体系统，结合MULTI-seq多重标记技术进行单细胞转录组分析，并利用70 kDa FITC-葡聚糖渗透实验定量评估屏障功能。

主要研究结果

原发性脑星形胶质细胞和周细胞增强内皮屏障功能

开发的3D-BBB模型通过7:3的星形胶质细胞-周细胞比例，显著提高了紧密连接蛋白(OCLN、CLDNs)和转运体(LRP1)的表达，使70 kDa FITC-葡聚糖通透性降低至内皮单独模型的1/4。

疟原虫裂解产物下调内皮连接基因并增加微血管通透性

scRNA-seq显示iRBC-egress media处理24小时后，内皮细胞中CLDN5、TJP1等连接蛋白基因显著下调，伴随血管发育和Wnt信号通路相关基因的抑制。TEM观察到内皮间隙增加3倍，70 kDa葡聚糖通透性提升6.5倍。

裂解产物激活炎症、JAK-STAT和抗原呈递通路

所有BBB细胞类型均显示干扰素刺激基因(ISGs)和MHC I/II分子的上调。PROGENy分析证实JAK-STAT通路广泛激活，STAT1核转位实验验证了这一发现。内皮细胞还表现出铁死亡标志物HMOX1的升高。

裂殖体期寄生虫引起局部屏障破坏

虽然6小时裂殖体感染仅引起轻微转录变化，但共聚焦显微镜显示裂解区域出现局部VE-钙黏蛋白间隙。值得注意的是，含有疟原虫RNA的内皮细胞亚群呈现与裂解产物处理相似的转录特征。

JAK-STAT抑制保护屏障完整性

Ruxolitinib处理不仅抑制STAT1表达，还维持了ZO-1的紧密连接定位，使iRBC-egress media诱导的通透性增加降低24倍。

这项研究首次在生理相关模型中系统阐明了疟原虫破坏BBB的双重机制：全局性通过可溶性裂解产物下调连接蛋白，局部性通过裂殖体裂解导致间隙形成。特别重要的是发现JAK-STAT通路的核心调控作用，为临床转化提供了明确靶点——已获批的JAK抑制剂Ruxolitinib展现出显著的屏障保护效果。研究还揭示了BBB组成细胞通过MHC I/II分子参与抗原呈递的新功能，为理解CM免疫病理机制开辟了新视角。该3D-BBB模型的成功建立不仅推动疟疾研究，也为其他神经血管疾病的机制研究提供了技术范式。