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导语：血脑屏障的完整性对于维持中枢神经系统稳态至关重要，但其在多种神经退行性疾病中均发生破坏。一项发表于《Nature Neuroscience》的研究，通过一种专门富集内皮细胞和小胶质细胞核的新方法，结合核内单细胞转录组和表位组学技术，对92例捐赠者（年龄20-98岁，包括阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化症和额颞叶变性患者）的死后人脑皮层样本进行了分析。研究识别出一个在阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化症和额颞叶变性中均存在的疾病相关毛细血管内皮细胞亚群。这些细胞表现出核内β-连环蛋白减少、下游基因表达下降，同时TNF/NF-κB信号标志物升高。值得注意的是，这些转录变化与核内TDP-43的丢失密切相关。在人和小鼠内皮细胞中破坏TDP-43可复现这些改变，提示内皮细胞TDP-43功能缺陷是导致神经退行性疾病中血脑屏障瓦解的一个重要因素。

血脑屏障、TDP-43与神经退行性疾病的交汇

血脑屏障由内皮细胞、周细胞和星形胶质细胞终足共同构成，严格控制着物质进出大脑。在阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化症和额颞叶变性中，血脑屏障功能障碍普遍存在，甚至可早于经典病理标志物出现。然而，不同疾病中血脑屏障破坏的分子机制是否趋同，以及其上游驱动因素是什么，尚不清楚。

TDP-43是一种RNA结合蛋白，在几乎所有肌萎缩侧索硬化症和约半数额颞叶变性患者的神经元核内发生聚集和耗竭，在阿尔茨海默病中亦常见其病理改变。尽管TDP-43功能丧失主要被视为神经元事件，但本研究探索了其在内皮细胞中的潜在作用。

研究策略：富集、多组学与跨物种验证

研究团队对92例人脑皮层样本（Brodmann 10区）进行了分析，包括年轻对照、健康老龄对照、阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化症和额颞叶变性。他们采用此前开发的ERG转录因子染色法，特异性地从冷冻组织中富集内皮细胞核（约50倍富集）和小胶质细胞核（约5倍富集）。随后，结合inCITE-seq技术，在同一样本中同时测量单细胞核RNA转录组和一组核蛋白（包括TDP-43、p65/NF-κB、β-连环蛋白等）。

通过比较疾病组与对照组，并辅以体外（人脑内皮细胞系TDP-43 siRNA敲低）和体内（小鼠内皮细胞特异性TDP-43敲除）的功能实验，研究旨在揭示内皮细胞TDP-43丢失与血脑屏障功能障碍之间的因果关系。

核心发现：TDP-43丢失驱动毛细血管内皮进入“促炎、屏障受损”状态

1. 疾病相关毛细血管内皮亚群的识别

转录组聚类分析显示，毛细血管内皮细胞的转录状态与疾病状态高度相关，而非年龄。研究识别出一个在阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化症和额颞叶变性中显著富集的反应性毛细血管亚群。该亚群表现为：

• Wnt/β-连环蛋白信号通路受抑：核内β-连环蛋白水平降低，其下游靶基因表达下降。Wnt/β-连环蛋白是维持血脑屏障完整性的核心通路。
• TNF/NF-κB信号特征增强：尽管核内p65/NF-κB蛋白水平仅轻度升高，但其下游促炎靶基因却显著上调，提示存在“转录-蛋白”解耦联现象。

2. TDP-43丢失：连接Wnt抑制与NF-κB过度激活的关键环节

进一步分析发现，在该疾病相关的毛细血管亚群中，核内TDP-43蛋白水平显著降低。相关性分析揭示了一个有趣的模式：在健康内皮细胞中，核内NF-κB水平升高时，TDP-43水平也按比例升高，两者保持协调。但在阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化症和额颞叶变性患者的毛细血管中，当NF-κB处于最高水平时，这种协调关系被打破——TDP-43未能相应升高，而是相对不足。

这种TDP-43的相对缺乏，与NF-κB下游靶基因的过度激活以及Wnt靶基因的抑制密切相关。研究提出，TDP-43的正常功能之一可能是“约束”NF-κB的促炎转录活性，同时许可其维持屏障的非经典功能。

3. 因果验证：内皮TDP-43缺失足以复现核心病理改变

为确立因果关系，研究团队进行了功能丧失实验：

• 人脑内皮细胞系中敲低TDP-43：导致NF-κB靶基因上调、Wnt/β-连环蛋白信号受抑，以及一系列与反应性毛细血管亚群相似的转录变化。
• 小鼠内皮细胞特异性敲除TDP-43：同样观察到了血流剪切力响应通路（KLF2/KLF4）的受损、间质转化相关基因上调及屏障功能相关基因下调。

这些实验结果与疾病样本中的观察高度一致，证明内皮细胞TDP-43的丢失足以驱动反应性毛细血管的转录程序。

4. 跨疾病的一致性：共同的血管“终末通路”

最令人惊讶且具有临床意义的发现是，阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化症和额颞叶变性——这三种病因、遗传风险、临床表现各异的神经退行性疾病——在毛细血管内皮层面汇聚到了一个共同的分子病理通路：TDP-43丢失 → Wnt抑制 + NF-κB促炎程序激活。这提示，血管功能障碍可能是多种神经退行性疾病共享的一个可干预的“终末通路”。

结论与意义：从神经元到内皮细胞——TDP-43功能丧失的系统性视角

这项研究从根本上拓展了我们对TDP-43蛋白病的理解，将视角从神经元扩展到了血脑屏障的关键组分——内皮细胞。

• 重塑疾病模型：TDP-43病变不应仅被视为神经元内在事件。内皮细胞中TDP-43的功能丧失及其引发的血脑屏障破坏，可能通过改变微环境、允许血源性毒性因子进入大脑，主动驱动或加速了神经元变性。这提出了一个“血管源性TDP-43蛋白病”的新概念。
• 揭示疾病间共性：研究为阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化症和额颞叶变性中存在共同的血管病理机制提供了首个单细胞层面的直接证据。这解释了为何针对单一蛋白（如Aβ或Tau）的治疗无法阻止所有患者的疾病进展，并强烈提示保护血脑屏障可能对多种神经退行性疾病具有普遍治疗价值。
• 提供新生物标志物与治疗靶点：反应性毛细血管的特征性转录本或其分泌产物，有可能成为监测血脑屏障功能障碍的液体活检标志物。更重要的是，恢复内皮细胞TDP-43功能、调控Wnt/β-连环蛋白通路或选择性抑制过度激活的NF-κB促炎转录活性，都可能成为新的治疗策略。
• 方法论上的创新：ERG富集结合inCITE-seq技术，为研究其他罕见细胞类型（如血管壁细胞、特定神经元亚群）在疾病中的蛋白和转录共调控，提供了强大的通用工具。

该研究的局限性在于，人脑样本分析本质上是相关性的，且小鼠模型无法完全模拟人类疾病的复杂性。然而，瑕不掩瑜，这项发表于《Nature Neuroscience》的研究，通过巧妙的方法学创新和严谨的因果验证，将TDP-43的功能丧失与血脑屏障瓦解这两个此前看似独立的现象联系在了一起，为理解神经退行性疾病的发病机制开启了一个全新的“血管-神经轴”视角。它提醒我们，在治疗神经退行性疾病时，保护滋养神经元的血管“土壤”，与保护神经元本身同样重要。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41593-025-01914-5