內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)胞吞作用加重缺血性腦卒中后血腦屏障破壞及機(jī)制研究

中風(fēng)是全球范圍的重大公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)，近年來已成為人類的第三大致死致殘原因。盡管神經(jīng)元死亡是導(dǎo)致中風(fēng)相關(guān)致殘的主要病理機(jī)制，但針對神經(jīng)元存活通路的臨床試驗卻屢屢折戟，這凸顯了開發(fā)以非神經(jīng)元病理生理學(xué)為核心治療策略的迫切需求。最新研究證據(jù)表明，血腦屏障（BBB）功能障礙作為一種缺血性中風(fēng)加重的關(guān)鍵病理機(jī)制，會引發(fā)神經(jīng)元死亡、水腫形成及不良臨床預(yù)后，不僅是缺血性中風(fēng)發(fā)病機(jī)制中的關(guān)鍵早期事件，更是極具開發(fā)潛力的治療靶點(diǎn)。

2025年9月18日，南京大學(xué)徐運(yùn)教授、王春教授共同通訊在Neuroscience Bulletin在線發(fā)表題為“Endothelial GATAD1 Exacerbates Blood‑brain Barrier Dysfunction in Ischemic Stroke through Caveolae ‑mediated Transcytosis”的研究論文，首次揭示轉(zhuǎn)錄因子GATA鋅指結(jié)構(gòu)域蛋白1（Gatad1）在腦血管內(nèi)皮細(xì)胞（ECs）中的病理作用，Gatad1通過調(diào)控CD36-Caveolin-1（Cav-1）信號軸，促進(jìn)小窩介導(dǎo)的轉(zhuǎn)胞吞作用，最終增加BBB通透性和加重腦損傷。

論文上線截圖

在本研究中，研究人員對大腦中動脈阻塞（MCAO）模型后的小鼠進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)分析，成功篩選并發(fā)現(xiàn)了一種GATA鋅指結(jié)構(gòu)域蛋白1（GATAD1）存在顯著變化；GATAD1作為心臟發(fā)育和心血管疾病的重要轉(zhuǎn)錄因子，其在調(diào)控血腦屏障功能及缺血性中風(fēng)中的作用仍不明確。本研究發(fā)現(xiàn)，在MCAO模型小鼠的腦微血管中Gatad1的蛋白水平和mRNA水平顯著升高；在體外缺血性損傷模型中，證實(shí)內(nèi)皮細(xì)胞在氧-糖剝奪（OGD）后Gatad1水平升高。


為了探索缺血性中風(fēng)后Gatad1在血管內(nèi)皮細(xì)胞中的病理作用，研究人員構(gòu)建了特異性敲除Gatad1的轉(zhuǎn)基因小鼠。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，Gatad1敲除小鼠在MCAO后相比于野生型小鼠MCAO后，TTC染色顯示腦梗死體積減小32%（P < 0.01），行為學(xué)研究顯示神經(jīng)功能缺損情況有所改善。這提示Gatad1的減少存在一定的神經(jīng)保護(hù)作用。


血管內(nèi)皮細(xì)胞作為血腦屏障的關(guān)鍵組成部分，通過緊密連接（TJs）相互連接以限制分子擴(kuò)散。透射電鏡結(jié)果顯示，缺血性中風(fēng)半暗帶區(qū)域的同側(cè)血管的部分緊密連接出現(xiàn)間隙，且相鄰內(nèi)皮細(xì)胞膜失去接觸，并在健康或?qū)��?cè)皮質(zhì)中未觀測到；而Gatad1敲除小鼠在MCAO后1天的異常緊密連接的間隙比例顯著低于野生型小鼠，但在MCAO后6小時兩者間無顯著差異。為了進(jìn)一步驗證Gatad1敲除對MCAO后的保護(hù)效應(yīng)，研究人員采用了超維景生物的微型化雙光子顯微成像技術(shù)記錄中風(fēng)前及進(jìn)展過程中半暗帶血腦屏障（BBB）的動態(tài)變化，結(jié)果顯示W(wǎng)T小鼠的示蹤劑滲漏在24小時內(nèi)逐漸增加，而Gatad1敲除小鼠在MCAO后12小時達(dá)到峰值，12-24小時后開始下降。


值得注意的是，既往的研究證實(shí)早在中風(fēng)后6小時，血腦屏障功能的跨細(xì)胞機(jī)制就受損了，緊密連接在MCAO后至少24小時出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷，這表明MCAO后1天內(nèi)血腦屏障破壞主要是由血腦屏障跨細(xì)胞損傷引起的。因此，本研究結(jié)果表明血管內(nèi)皮細(xì)胞特異性的Gatad1缺陷可以通過跨細(xì)胞機(jī)制以挽救MCAO后小鼠血腦屏障的破壞。

【參考文獻(xiàn)】
Fan L, Liu H, Li S, et al. Endothelial GATAD1 Exacerbates Blood-brain Barrier Dysfunction in Ischemic Stroke through Caveolae-mediated Transcytosis. Neurosci Bull. Published online September 18, 2025. doi:10.1007/s12264-025-01507-z