血腦屏障就像中樞神經系統的一個嚴格的保鏢,可以防止任何可能導致疾病和危險炎癥的東西——至少在所有功能正常的情況下是這樣。
來自賓夕法尼亞大學(Penn)獸醫學院、佩雷爾曼醫學院和費城兒童醫院(CHOP)的研究人員發現,精神分裂癥和其他精神疾病患者的情況可能并非如此。研究顯示,在這些個體中,一個更寬松的屏障似乎使免疫系統不適當地參與到中樞神經系統中。由此引起的炎癥可能有助于神經精神疾病的臨床表現。
該研究的假設是,如果血腦屏障的免疫功能受損,由此產生的炎癥將對中樞神經系統產生影響。考慮到這一點,研究者認為這些發現也可以用來理解血腦屏障和神經過程是如何影響精神分裂癥,甚至影響整個精神障礙的。該研究表在《大腦》雜志上。
研究小組將研究重點放在一種罕見的被稱為22q11.2缺失綜合征(22qDS)的疾病上,這種疾病的個體,出生時就缺失了22號染色體的一小部分DNA。大約四分之一患有這種綜合癥的人會發展為精神分裂癥。Penn和CHOP有一個研究這種疾病的團隊,通常是作為深入探究精神分裂癥奧秘的一種方式。
研究者Alvarez說:“我們開始討論這樣一個事實:在22qDS缺失綜合征中,缺失的基因對血腦屏障功能非常重要。”在此背景下,他們開始評估血腦屏障及其對免疫系統的影響是否在這種疾病中起作用。
第一步,該小組使用了一種技術,針對22名被診斷為精神分裂癥的22qDS患者和健康對照組,誘導他們的干細胞發育成血腦屏障內皮細胞,這種細胞可以形成一個嚴密控制的“壁壘”。結果發現,來自22qDS患者的細胞的屏障功能比健康對照組的受損更嚴重,健康對照組的細胞限制更嚴格。在培育出22qDS基因的小鼠身上證實了這些發現,發現它們的血腦屏障與正常小鼠相比同樣存在滲漏。
大腦通常被認為具有“免疫特權”,這意味著由免疫細胞和免疫介質對中樞神經系統的監視不僅受到血腦屏障的物理封鎖,而且還受到使血腦屏障表達低水平免疫信號分子的內皮細胞的調節。
為了了解22qDS是否會損害這種免疫特權,研究人員再次觀察了誘導生長成血腦屏障細胞的患者干細胞及其小鼠模型。在這兩種情況下,他們都觀察到屏障的免疫特權特性受損,有更多的免疫細胞和促炎分子能夠穿過屏障。
作為這一發現的最終驗證,研究人員檢查了三名22qDS患者和三名對照組的尸后腦組織。與他們在培養細胞和小鼠模型中的類似,他們也發現了血腦屏障的物理和免疫保護功能受損的證據。
研究者稱,“這是確證的過程,在人體組織中復制了所有觀察結果”。
精神分裂癥和某些其他神經精神疾病可能是神經炎癥性疾病的一部分,這項工作為此觀點增加了更多的證據,這也是評估22qDS中血腦屏障功能的第一項研究,它顯示了屏障功能障礙引起的神經炎癥和神經精神障礙之間的重要聯系。
由于22q患者中有25%的人發展為精神分裂癥,在22q中發生的這些機制可能適用于特發性精神分裂癥。當對22q患者進行詳細研究時,多達80%的患者被發現有某種形式的精神障礙,所以這些發現也可能也會擴展到其他疾病,包括抑郁癥或自閉癥。
在未來的工作中,研究者將進一步探索血腦屏障的作用,縮小屏障通透性增加所涉及的過程,包括觀察星形膠質細胞,因為這種細胞通常會增強屏障功能。
總之,該研究發現,22qDS血腦屏障的屏障促進功能和免疫特權屬性受到損害,這可能會增加神經精神疾病的風險。進一步深入了解炎癥和神經精神疾病之間的聯系,未來通過操縱免疫反應來解決炎癥的療法也許就可以實現。
Alexis M Crockett, Sean K Ryan, et al. Disruption of the blood?brain barrier in 22q11.2 deletion syndrome. Brain, 2021; DOI: 10.1093/brain/awab055