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血腦脊液屏障│中大揭調節功能分子機制 助開發腦神經疾病療法
2021-02-25
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研究團隊由關健明教授(左三)領導,並與姜里文教授(左一)、許浩霖教授(右二)和倪世明教授(右一)合作。

腦脊液存在於大腦和脊髓神經系統,除了作為緩衝層保護大腦和脊髓外,亦為神經系統提供營養及清除大腦代謝廢物。腦脊液是由血液經過一個名為脈絡叢的組織過濾而成。脈絡叢的複雜結構形成形同濾網的屏障,阻止血液中對腦部有害的物質滲入腦脊液,達致保護腦部及神經系統的功能。然而不同研究證實,脈絡叢異常可引發多種神經系統疾病,例如自閉症及阿茲海默症等。甚至有研究指新型冠狀病毒會感染脈絡叢,損害其屏障功能而引起神經系統併發症。可惜脈絡叢如何調控其血腦脊液屏障功能仍是未解之謎。

中大生命科學學院副教授關健明教授領導的研究團隊,從小鼠模型發現一種能調控基因轉錄的蛋白質SOX9,當從小鼠體內抽走SOX9,小鼠大多會出現腦積水,並且失去作為屏障的功能。透過核糖核酸測序,研究人員進一步揭示SOX9的作用,是在脈絡叢上皮細胞中合成第九型膠原蛋白。透過基因敲落技術,他們發現缺乏第九型膠原蛋白小鼠的血腦脊液屏障表現,與SOX9基因變異小鼠的缺陷非常相似,證明它在維持血腦脊液屏障的完整性,擔當重要角色。

關教授解釋,「血腦脊液屏障失效可引起先天性腦積水或自閉症譜系障礙等神經發育疾病。是次研究結果是科學界首次發現控制脈絡叢上皮細胞滲透度的分子機制。透過干預血腦脊液屏障功能或調整腦脊液成分的治療方案,是目前治療神經系統疾病的嶄新方向。」有關發現已在《美國國家科學院院刊》發表。

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在正常情況下(左圖),脈胳叢的上皮細胞結構緊密,形成一個濾網阻止對腦部有害物質進入腦脊液。當SOX9基因出現異常(右圖),脈胳叢會因缺乏第九型膠原蛋白,導致細胞結構鬆散,就像穿洞的濾網,失去屏障功能。
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顯影劑滲入到SOX9基因變異小鼠的脈絡叢細胞,顯示血腦脊液屏障受到破壞。
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在電子顯微鏡下,可見缺乏SOX9的小鼠脈絡叢細胞失去了緊密連接結構。
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