大腦的“安檢門”為何失靈？中山五院何歡歡/單鴻/涂秋云/劉飛團隊揭示DDX24如何守護血腦屏障

文 | 腦聲常談

我們的大腦有一道“智能安檢門”血腦屏障，它由腦內微血管的內皮細胞緊密連接而成，既能阻擋毒素和病菌入侵，又允許營養物質通過。一旦這道屏障“漏了”，有害物質就會進入大腦，引發炎癥、神經損傷，甚至導致阿爾茨海默病等神經退行性疾病。

基于此，中山大學附屬第五醫院何歡歡&單鴻&涂秋云&劉飛研究團隊在《Cell Reports》雜志發表了“DEAD-box helicase DDX24 is essential for endothelial mitochondrial function to maintain the blood-brain barrier”揭示了DEAD-box解旋酶DDX24對維持內皮細胞線粒體功能至關重要，從而保障血腦屏障的完整性。

作者發現DEAD-box RNA解旋酶24（DDX24）是BBB的一個關鍵調控因子。內皮細胞特異性敲除Ddx24的小鼠（Ddx24ECKO）表現出學習和記憶障礙并伴有血腦屏障通透性增加。

此外，在人腦微血管內皮細胞（hCMEC/D3）中敲低DDX24會通過occludin蛋白的磷酸化和線粒體功能障礙破壞屏障功能。靶向抑制NADPH氧化酶可有效減輕Ddx24ECKO小鼠的血腦屏障高通透性并改善其學習與記憶缺陷。

DDX24蛋白能夠結合PPFIA4 mRNA并增強其穩定性。與DDX24的功能一致，PPFIA4的敲低同樣會損害hCMEC/D3細胞的線粒體穩態和屏障功能。重要的是，過表達DDX24可緩解Aβ1-42誘導的屏障損傷。該研究揭示了DDX24通過調控內皮細胞線粒體功能在維持血腦屏障完整性中的關鍵作用，為治療血腦屏障相關疾病提供了潛在的治療靶點。

圖一 小鼠內皮細胞特異性敲除Ddx24會導致學習和記憶障礙

為了研究DDX24在內皮細胞中的特異性作用，作者將內皮細胞特異性Cre小鼠與Ddx24flox/flox小鼠雜交從而實現所有內皮細胞中Ddx24的缺失。通過基因鑒定確認Cre/flox小鼠后，連續5天腹腔注射他莫昔芬，13天后取腦。分離腦微血管，流式檢測CD31證實內皮細胞純度并通過Western blot和qPCR驗證Ddx24在腦微血管內皮細胞中成功敲除。

此外，內皮細胞特異性Ddx24敲除小鼠的壽命較對照組更短，體重也略低。

有趣的是，這些敲除小鼠表現出學習和記憶障礙，在Morris水迷宮實驗（VisuTrack，上海欣軟）中表現為逃避潛伏期延長。與對照組相比，它們穿越目標象限的次數減少，在目標象限停留的時間和游過的距離也顯著降低。

這些結果表明，內皮細胞中的DDX24在維持正常腦功能中發揮關鍵作用。

圖二 內皮細胞特異性缺失Ddx24會導致血腦屏障通透性增高

為探究Ddx24敲除導致學習記憶障礙的原因，研究人員利用9.4T小動物MRI發現：內皮特異性敲除Ddx24后，小鼠腦脊液增多、出現腦水腫，但腦血管直徑未變。同時，血腦屏障通透性增加，伊文思藍滲漏增多，緊密連接結構受損。

在人腦微血管內皮細胞（hCMEC/D3）中敲低DDX24后，熒光葡聚糖滲漏顯著上升；進一步分析顯示，緊密連接蛋白occludin的磷酸化水平升高、總量下降，這一現象也在敲除小鼠腦血管中得到驗證。而ZO-1和claudin-5則無明顯變化。

此外，血腦屏障破壞引發了神經炎癥：小膠質細胞和星形膠質細胞被激活，并伴隨膽堿能神經元異常。

綜上，內皮細胞中的DDX24對維持血腦屏障完整性至關重要，其缺失會破壞屏障功能，引發腦水腫、神經炎癥和認知障礙。

圖三 抑制NADPH氧化酶可改善因內皮細胞缺失Ddx24所導致的血腦屏障功能紊亂

為應對DDX24缺失引起的線粒體功能障礙，作者使用NADPH氧化酶抑制劑GKT136901處理DDX24缺陷的細胞。葡聚糖通透性實驗顯示，預先使用GKT136901抑制NADPH氧化酶可有效阻止異硫氰酸熒光素標記的葡聚糖穿過hCMEC/D3細胞層。

為在體內重現這一效果，將GKT136901腹腔注射給予Ddx24內皮特異性敲除小鼠。治療后，氧化型NADPH水平顯著降低。此外，該治療明顯減輕了敲除小鼠中伊文思藍和10 kDa熒光示蹤劑的血腦屏障滲漏。同時，GKT136901治療也緩解了這些小鼠的線粒體形態異常和緊密連接結構破壞。GKT136901還挽救了因Ddx24敲除所導致的學習和記憶障礙。

綜上所述，這些結果表明，內皮細胞中的DDX24通過調控線粒體功能來維持血腦屏障穩態。

圖四 全文摘要圖

總結

研究發現，AD模型中腦微血管內皮細胞的DDX24表達下降，而過表達DDX24可減輕Aβ誘導的血腦屏障損傷，提示其具有保護作用。值得注意的是，DDX24在神經元中卻可能促進AD病理，顯示其功能具有細胞類型特異性。該研究揭示了DDX24在維持血腦屏障穩態中的關鍵作用，為AD等疾病提供了新治療靶點。

• 文章來源：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.116428