Caspr在维系脑微血管内皮细胞屏障功能中的作用和机制

脑微血管内皮细胞（BMEC）是血脑屏障的主要组分，其屏障功能，保证了脑内环境的稳定和神经元活动的正常进行。BMEC的屏障功能依赖于细胞间的连接结构。我们前期研究发现人和哺乳动物的BMEC高表达Caspr蛋白，初步研究证明Caspr与维系BMEC间的连接结构密切相关。本项目拟在现有基础上：①确认Caspr在维系BMEC屏障中的作用：应用电镜等技术研究Caspr在BMEC胞间连接处和胞膜断裂面上的分布和屏障功能，分析小鼠BMEC中Caspr的选择性敲除对血脑屏障结构和功能的影响；②探讨Caspr维系BMEC屏障功能的机制：基于前期研究筛选到的Caspr互作蛋白成员Neuroligin-3和磷脂酶C δ3，分析它们与Caspr互作而介导细胞黏连和调控紧密连接形成的分子机制。本项目可望发现一个新的维系BMEC屏障功能的蛋白- - Caspr，提出BMEC间存在Caspr介导的细胞连接的新概念。

血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）把血液与脑组织分隔开来，保证了脑微环境的稳定。具有紧密连接结构的脑微血管内皮细胞（brain microvascular endothelial cell, BMEC）是BBB的主要组分。项目完成人以前研究发现BMEC特异性表达间壁连接（septate junction）相关蛋白Caspr。本项目在此基础上，开展了BMEC表达Caspr与BMEC屏障功能的关系和作用机制研究。研究中发现：（1）Caspr表达于BMEC血管腔一侧的细胞膜上，其胞内段结构域通过与细胞内的mysin-9互作而维持其定位于膜上。（2）Caspr对维持BMEC的屏障功能是需要的，研究发现磷脂酶C（PLC）D3和鸟苷酸交换因子（GEF）H1在Caspr维系BMEC屏障中起重要作用：Caspr通过其胞内段与PLCD3的C2结构域相互作用而调控PLCD3的活性，进而维持BMEC屏障功能；Caspr通过调控GEF-H1的表达和磷酸化修饰而影响BMEC屏障通透性。（3）首次构建出选择性剔除BMEC中caspr基因的小鼠，并观察到BMEC中caspr基因的选择性剔除导致出生小鼠体重下降新现象。研究中还发现Caspr也是脑膜炎大肠杆菌分泌性毒力因子IbeA的受体。这些研究结果提示Caspr在调控BMEC屏障功能即紧密连接形成中起重要作用，为阐明BBB特异性紧密连接的调控因子和BBB特异性转运子积累了新的科学资料。