血脑屏障损伤后脑微血管内皮细胞来源细胞外囊泡相关蛋白质的鉴定及其作为生物标志物的潜力

《Fluids and Barriers of the CNS》：Blood-brain barrier disrupting stimuli induce production of extracellular vesicles with distinct protein cargoes and functionality

摘要

背景

血脑屏障（BBB）保护大脑免受循环系统中物质的侵害；许多以脑部病理为特征的疾病都与血脑屏障的破坏有关。脑毛细血管内皮细胞（通常称为脑微血管内皮细胞，BMVECs）是血脑屏障的主要结构成分，其功能的改变表明血脑屏障存在功能障碍。然而，目前在体内评估人类血脑屏障的健康状况仍然具有挑战性。在此，我们开始建立一种血脑屏障损伤后BMVEC转录组谱型的图谱，并试图识别与这些BMVECs分泌的细胞外囊泡（EVs）相关的蛋白质，这些蛋白质可能作为人类血脑屏障通透性的诊断生物标志物。

方法

将人类BMVECs暴露于以下刺激因子：TNFa、IL-1b、C5a和肾上腺素。我们通过质谱分析未受刺激和受刺激的BMVECs分泌的EVs中的蛋白质，并对BMVECs进行批量RNA测序，以确定对初始刺激的反应特征以及初始刺激后产生的EVs所引发的后续反应特征。

结果

我们发现了11种在所有血脑屏障破坏刺激作用下都共有的差异表达EV相关蛋白质：CCT2、CCT3、PPA1、UAP1、MARCKS、HN1L、TMSB10、EPB41L3、NRAS、EPB41L2和FERMT2。我们还识别出几种特定于某些刺激因子的EV相关蛋白质。此外，在每次刺激后都发现了具有功能意义的独特转录特征，包括传统上与血脑屏障破坏相关的基因（如紧密连接蛋白），以及一些与传统血脑屏障功能无关的基因（例如几种锌指蛋白）。最后，我们分析了未经处理的BMVECs暴露于受刺激BMVECs分泌的EVs后的转录特征。

结论

虽然我们发现存在特定于不同刺激因子的EV相关蛋白质谱型，但重要的是，我们在所有刺激后都观察到某些蛋白质存在于BMVECs来源的EVs中，且这些蛋白质的存在与转录组变化无关，这表明与EVs相关的蛋白质可能有助于作为人类血脑屏障损伤的生物标志物。这是确定与BMVECs-EVs相关的蛋白质是否可以作为血脑屏障应激的通用生物标志物的初步尝试。此外，我们阐明了细胞转录模式与EV蛋白负载之间的关联，提供了特定刺激因子选择的证据，并展示了由BMVECs分泌的EVs驱动的反馈自分泌信号传导机制。