周细胞退化通过胰岛素信号通路及MMP/TIMP失衡导致阿尔茨海默病血脑屏障破坏的机制研究

《Fluids and Barriers of the CNS》：Endothelial-pericyte interactions activate insulin signaling and its implications for blood-brain barrier dysfunction in Alzheimer’s disease

　　

摘要

背景

本研究旨在探讨周细胞退化如何导致阿尔茨海默病（AD）中的血脑屏障（BBB）破坏，重点关注胰岛素信号通路以及基质金属蛋白酶（MMPs）与内源性组织基质金属蛋白酶抑制剂（TIMPs）之间的失衡所发挥的作用。

方法

本研究采用一种体外BBB模型，通过将源自人类诱导多能干细胞（hiPSCs）分化而来的脑特异性微血管内皮样细胞（iBMECs）与原代人类脑血管周细胞（hBVPs）进行共培养来构建。采用Western blot检测单独培养与共培养条件下各细胞的蛋白表达情况。采用荧光测定法检测培养基中的MMP酶活性。从条件培养基中分离外泌体，并使用酶联免疫吸附测定（ELISA）检测脑源性神经营养因子（BDNF）的浓度。

结果

与单独培养相比，共培养的BBB内皮细胞和周细胞中TIMP1和胶原蛋白IV的表达显著升高。然而，共培养2天的细胞比共培养7天的细胞表现出更明显的效应。共培养基中升高的TIMP1显著抑制了MMP的活性。共培养7天后，两种细胞类型中的AKT和ERK通路均被激活，且ERK信号通路介导了内皮细胞中TIMP1的上调。与单独培养相比，共培养基室管面侧分离的外泌体中BDNF显著富集。与内皮细胞共培养的周细胞中，毒性淀粉样蛋白β42的蓄积减少，同时伴有低密度脂蛋白受体相关蛋白1（LRP1）表达降低。

结论

这些发现为周细胞退化导致的BBB破坏提供了机制性见解，并突显了BBB胰岛素抵抗在AD脑血管功能障碍中的重要角色。