成人ADHD与PARK2拷贝数变异相关血脑屏障表型、线粒体特性及代谢改变的iPSC来源脑毛细血管内皮细胞研究

《Fluids and Barriers of the CNS》：Adult ADHD, PARK2 copy number variations and the blood-brain barrier: Culture duration-dependent metabolic alterations in human induced pluripotent stem cell-derived in vitro models

　　**摘要****背景**注意力缺陷/多动障碍（ADHD）是一种多因素神经发育障碍，其中 *PARK2* 拷贝数变异（CNVs）构成一种罕见的遗传风险因素。*PARK2* 编码 parkin，是线粒体质量控制的关键调节因子。线粒体功能障碍被认为与 ADHD 的病理生理机制相关，并可能导致血脑屏障（BBB）损伤。由于 BBB 在 ADHD 中的破坏机制尚不充分理解，本研究调查成人 ADHD 和 *PARK2* CNVs 是否伴随血脑屏障表型、线粒体特性和细胞代谢的改变。**方法**使用来自 10 个供体特异性人类诱导多能干细胞（hiPSC）系生成的脑毛细血管内皮样细胞（BCECs），这些供体包括携带 *PARK2* CNVs 的 ADHD 成人，以及 *PARK2* 野生型有和没有 ADHD 的成人。BCECs 在分化结束（第 10 天）和延长培养后（第 17 天）进行分析，以评估与组别相关的表型和培养时间依赖性差异。**结果**在所有组别中，BCECs 在第 10 天时均表现出脑内皮标志物表达、高跨内皮电阻（TEER）和低钠荧光素（NaFl）通透性。延长培养后，NaFl 通透性仍然较低，而基于 TEER 的屏障完整性下降。BCECs 的延长培养降低了糖酵解 ATP 生成速率，同时增加了线粒体 ATP 生成及其在总 ATP 生成中的相对贡献，反映出从糖酵解向氧化磷酸化的代谢转变。尽管延长培养后总 ATP 生成降低，但细胞能量状态基本保持，同时伴随总体较低的细胞内活性氧（ROS）和线粒体膜电位。在第 10 天，携带 *PARK2* 重复的 ADHD 供体的 BCECs 表现出更高的线粒体丰度、最高的基础及氧化应激诱导的细胞内 ROS 水平，以及降低的基于 TEER 的屏障完整性；而在第 17 天，携带 *PARK2* 缺失的 ADHD 供体的 BCECs 表现出最低的糖酵解依赖性 ATP 生成特征，尽管各组之间绝对线粒体 ATP 生成量仍然相当。**结论**延长培养与广泛的、与 ADHD 及 *PARK2* 基因型无关的代谢重塑相关，而与 ADHD 和 *PARK2* CNVs 相关的线粒体和代谢改变总体上较小。本研究确定培养时间是表征 hiPSC 来源的血脑屏障体外模型的关键参数，并支持使用分化结束时供体特异性 BCECs 来研究成人 ADHD 和 *PARK2* CNVs 中与血脑屏障相关的机制的可行性。