研究揭示了omega-3脂肪酸在保持血脑屏障关闭方面的惊人作用

解锁的障碍
正常的脑血管完全含有荧光染料(左图)。没有脂质转运蛋白Mfsd2a的血管显示出漏的血脑屏障。资料来源:哈佛大学医学院Gu实验室

已经向他们的健康益处引入了食物化合物,欧米茄-3脂肪酸现在似乎也在保留血脑屏障的完整性方面发挥着关键作用,这保护中枢神经系统免受血源性细菌,毒素等根据哈佛医学院的新研究,病原体。

在5月3日发出的报告神经元由哈佛医学院神经生物学副教授顾成华领导的研究小组首次从分子层面解释了细胞膜屏障是如何通过抑制胞吞作用而保持关闭的。胞吞作用是一种分子运输的过程在囊泡或小气泡中。他们发现这些囊泡的形成受到脂质组合物的抑制在中枢神经系统中,涉及平衡的由脂质转运蛋白MFSD2a维持的其他脂质。

虽然这一点是一种临界进化机制,可保护中枢神经系统免受伤害,它还代表将治疗化合物输送到脑中的主要障碍。

阻断MFSD2A的活动可能是在屏障中获得药物的策略,并进入大脑,以治疗一系列疾病,如脑癌,中风和阿尔茨海默。

“本研究提出了第一透明分子机制,即在中枢神经系统血管中实现了转胞增分的低速率,以确保血脑屏障的不可渗透性,”顾说。“我们仍然有很多我们不知道障碍是如何受到监管的。更好地了解机制将使我们能够开始操纵它,其目标是安全有效地将治疗方法纳入大脑。”

血脑屏障由网络组成该线血管在中枢神经系统中。这些细胞通过紧密结连接,其防止大多数分子在它们之间通过,包括靶向脑疾病的许多药物。在2014年研究中发表自然谷教授和同事们发现,一种名为Mfsd2a的基因及其编码的蛋白质能够抑制胞吞作用,并且对维持血脑屏障至关重要。Mfsd2a只在中枢神经系统的内皮细胞中发现,而缺乏Mfsd2a的小鼠尽管有正常的紧密连接,但其囊泡形成率和屏障渗漏率更高。

不利的条件

在目前的研究中,哈佛医学院的神经病学生顾,本杰明和德雷隆,他们的同事们研究了MFSD2A如何维持血脑屏障。

MFSD2A是一种转运蛋白,其使含有DHA的脂质,在鱼油和螺母中发现的ω-3脂肪酸,进入细胞膜。为了测试这种功能对屏障的重要性,团队用突变形式的MFSD2a创建小鼠,其中单个氨基酸替代关闭其运输DHA的能力。它们用荧光染料注射了这些小鼠,并观察到泄漏的血脑屏障和更高的囊泡形成和囊性症镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜像镜镜的较高速率,其完全缺乏MFSD2a。

将脑毛细血管内皮细胞的脂质组成与肺毛细血管内皮细胞的脂质组成(肺毛细血管不具有屏障特性,也不表达mfsd2a)进行比较后发现,脑内皮细胞中含有dha的脂质含量大约高出2 - 5倍。

另外的实验表明,MFSD2A通过抑制Caveolae的形成 - 一种形式的囊泡,当细胞膜夹在本身上的一小部分时,其抑制了转囊型。正如预期的那样,具有正常CAV-1的小鼠,Caveolae形成所需的蛋白质,并且缺乏MFSD2A表现出更高的转胞增多率和泄漏障碍。然而,缺乏MFSD2A和CAV-1的小鼠具有低转胞增多性和不透水的血脑屏障。

“我们认为,通过将DHA掺入膜中,MFSD2A基本上改变了膜的组成,使其不利于形成这些特定类型的Caveolae,”Andreons表示。“即使我们观察到十年前血脑屏障细胞的囊泡形成和转红菌病的低速率,这是第一次蜂窝机制可以解释这种现象。”

通过揭示MFSD2A的作用以及它如何控制中枢神经系统中的转红菌病,顾人和她的同事希望在新的策略上阐明屏障,以打开屏障并让药物进入并留在大脑中。它们目前正在测试可能暂时可以暂时阻断MSFD2A功能的抗体的功效,以及Caveolae介导的转胞增多症是否可以利用在屏障中梭治疗。

“许多可以有效治疗脑部疾病的药物都很难通过血脑屏障,”Gu说。“抑制Mfsd2a可能是一种额外的策略,允许我们增加胞吞作用,并递送货物,如针对β -淀粉样蛋白的抗体或选择性攻击肿瘤细胞的化合物。如果我们能找到跨越障碍的方法,影响将是巨大的。”


进一步探索

科学家利用大自然的运输系统到大脑

期刊信息: 神经元 ,自然

由...提供哈佛医学院
引用:一项研究揭示了omega-3脂肪酸在保持血脑屏障关闭方面的惊人作用(2017年5月4日)
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