Sci Adv：科学家开发出新型分泌组学质谱技术来揭示机体血脑屏障的奥秘

来源：100医药网原创 2023-08-18 09:28

来自明斯特大学等机构的科学家们通过研究利用基于灵敏质谱的分泌组方法，成功从来自星形胶质细胞的细胞表面分离出了数百种这样的分子。

如今研究人员已经识别出了能参与星形胶质细胞屏障功能的新型明胶酶底物（gelatinase substrates），在神经炎症中，诸如白细胞等细胞能穿过血脑屏障，这种能力的关键就在于明胶酶基质金属蛋白酶MMP-2和MMP-9，然而截止到目前为止，研究人员并不清楚参与这一过程的酶类的底物到底是什么。

近日，一篇发表在国际杂志Science Advances上题为 Secretomics reveals gelatinase substrates at the blood-brain barrier that are implicated in astroglial barrier function 的研究报告中，来自明斯特大学等机构的科学家们通过研究利用基于灵敏质谱的分泌组方法，成功从来自星形胶质细胞的细胞表面分离出了数百种这样的分子；在该过程中，研究人员建立了一种独特的MMP-2/-9底物数据库，这些底物对于屏障的形成和维持，以及星形胶质细胞和神经元之间的沟通都非常特殊。

脑内壁的内皮细胞能通过紧密连接的连接头来形成对大脑具有保护作用的屏障，然而，如果没有潜在的星形胶质细胞（一种胶质细胞），就无法形成完整功能性的血脑屏障（BBB）。在神经炎症中，内皮细胞和星形胶质细胞层在分子和功能上能作为白细胞入侵的两种不同的屏障，然而，通过对多发性硬化症进行研究后，研究者发现，这种疾病的症状直到免疫细胞穿透星形胶质细胞层时才会表现出来。

Lydia Sorokin教授说道，这或许就强调了其对于血脑屏障功能完整性的重要贡献，以及对内皮屏障的独立性；但与白细胞穿透内皮屏障相比，我们对于星形胶质细胞层的后续过程却知之甚少。众所周知，明胶酶MMP-2和MMP-9能在神经炎症期间调节白细胞对大脑的入侵，因此，这两种蛋白切割酶类的活性就是这些免疫细胞入侵大脑实质的早期标志物，迄今为止，这也是持续性神经性炎症唯一的特异性标志物。

科学家开发出新型分泌组学质谱技术来揭示机体血脑屏障的奥秘。

图片来源：Science Advances (2023). DOI:10.1126/sciadv.adg0686

有研究证据表明，MMP-2和MMP-9对于血脑屏障有着积极性和消极性的影响，因此，在大脑实质边界解析底物的特异性或许有助于科学家们理解对星形胶质细胞屏障功能非常必要的分子过程。识别酶类的切割位点非常具有挑战性，文章中，研究人员依赖于质谱技术等最新技术来分析分泌组学特征，这种方法能全面检测细胞所分泌的蛋白质，这项研究中，研究人员进一步发展了这种方法来识别细胞膜相关蛋白的蛋白水解过程。Felix Meissner教授说道，我们的方法能检测细胞外释放的蛋白片段而不依赖于生化富集，因此该方法非常灵敏，使用定制化的分泌组质谱方法，我们还识别出了MMP-2/MMP-9从星形胶质细胞表面所释放的两大类化合物，同时还在多发性硬化症小鼠模型和人类样本中对这些新物质的神经性炎症进行了验证。

总的来讲，分泌组质谱方法与星形胶质细胞屏障相关知识的结合或能提供一种独特的数据库，其中包括此前未知的明胶酶底物，或有助于促进星形胶质细胞边界的屏障功能，此外，也有证据表明MMP-2/MMP-9的活性也会影响星形胶质细胞和神经元之间的交流沟通。研究者表示，我们识别出控制星形胶质细胞屏障功能的蛋白水解方法有效，这或许能为未来进一步研究理解星形胶质细胞屏障的分子性质及其对血脑屏障的贡献提供一定的机会。综上，本文研究揭示了明胶酶在机体屏障形成和维持过程以及星形胶质细胞-神经元相互作用中的重要角色。（100yiyao.com）

原始出处：

MIRIAM BURMEISTER,ANNIKA FRAUNENSTEIN,MARTIN KAHMS, et al., , Science Advances (2023). DOI:10.1126/sciadv.adg0686

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