神经外科

首次观察到血脑屏障存在昼夜节律

作者:佚名 来源:生物谷 日期:2020-02-05
导读

         血脑屏障(blood brain barrier, BBB)在大脑和身体其他部位之间充当着守卫的作用。这种屏障由位于血管内壁的细胞之间形成的紧密连接(tight junction)组成,用于阻止有毒物质和细菌入侵大脑。但是它也能够阻止许多用于治疗大脑疾病的药物通过。

关键字:  血脑屏障 | 昼夜节律 

        血脑屏障(blood brain barrier, BBB)在大脑和身体其他部位之间充当着守卫的作用。这种屏障由位于血管内壁的细胞之间形成的紧密连接(tight junction)组成,用于阻止有毒物质和细菌入侵大脑。但是它也能够阻止许多用于治疗大脑疾病的药物通过。

        在一项研究中,美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院神经科学教授Amita Sehgal博士及其团队描述了果蝇血脑屏障的通透性在夜间要比白天高。此外,她的团队发现这种日常节律是由这种屏障内的支持细胞中的分子时钟(molecular clock)控制着的,这会影响果蝇突变体如何对抗癫痫药物作出反应。相关研究结果发表在Cell期刊上,论文标题为“A Circadian Clock in the Blood-Brain Barrier Regulates Xenobiotic Efflux”。论文第一作者是Sehgal实验室的博士后研究员Shirley Zhang博士。

        开发用于治疗大脑疾病和中枢神经系统疾病的药物的一个关键障碍是设计一种高效地通过血脑屏障的方法。更高的药物剂量可以提供帮助,但这种策略会对其他器官带来风险。

        Sehgal说,“过去的研究已提示着血脑屏障的打开在24小时内发生波动。如今,我们首次观察到一种局部的生物钟存在于这种屏障中的直接证据。更为重要的是,我们鉴定出一种新的日调节,这种日调节可能会影响服用针对中枢神经系统的药物的时间。”

        她的团队利用一种染料证实通过血脑屏障传输时钟信号需要周期性产生的间隙连接(gap junction)。这种间隙连接是蛋白复合物在细胞膜中形成的通道,从而允许离子和小分子在细胞之间通过。具体来说,在夜间,镁离子通过间隙连接降低它在形成紧密的血脑屏障的细胞中的浓度,因而允许物质渗透到大脑中。

        为了测试在晚上施用脑靶向药物时,这种周期性的通透性变化是否可能导致更好的结果,他们让易于癫痫发作的果蝇突变体服用抗癫痫药物苯妥英(phenytoin)。虽然癫痫发生率在昼夜循环过程中没有变化,但是与在白天服用苯妥英的果蝇相比,在夜间服用苯妥英的果蝇在癫痫发作后具有更短的恢复时间。

        这些发现提示着运送在大脑中发挥作用的药物的时间选择应当考虑这种血脑屏障何时打开以及神经元生理学的其他周期性方面。

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