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血脑屏障（BBB）对大脑功能至关重要，但其潜在的调控机制仍不清楚。

基于此，2025年10月13日，中山大学第五附属医院分子影像中心何欢欢教授&单鸿教授，老年医学科涂秋云教授以及神经外科刘飞教授研究团队在Cell Reports杂志发表了“DEAD-box helicase DDX24 is essential for endothelial mitochondrial function to maintain the blood-brain barrier”揭示了DEAD-box解旋酶DDX24对于维持血脑屏障的内皮细胞线粒体功能至关重要。

在此，作者鉴定出DEAD-box RNA解旋酶24（DDX24）是BBB的一个调控因子。内皮细胞特异性Ddx24基因敲除（Ddx24^ECKO）小鼠表现出学习和记忆能力缺陷以及BBB通透性增加。敲低人脑内皮细胞DDX24导致occludin磷酸化和线粒体功能障碍，破坏屏障。抑制NADPH氧化酶可改善Ddx24敲除小鼠的BBB通透性和认知缺陷。机制上，DDX24结合并稳定PPFIA4 mRNA；敲低PPFIA4同样损害线粒体和屏障功能。重要的是，过表达DDX24可缓解Aβ1-42引起的屏障损伤。综上所述，作者的研究揭示了DDX24通过调控内皮细胞线粒体功能在BBB调节中的关键作用，为治疗与BBB相关疾病提供了潜在的治疗靶点。

图一 在小鼠中特异性敲除内皮细胞的 Ddx24 会导致学习和记忆能力缺陷

为了探究DDX24在内皮细胞中的特定作用，作者将内皮细胞特异性Cre小鼠与Ddx24^flox/flox小鼠进行杂交，从而实现在所有内皮细胞中敲除Ddx24。

通过基因型鉴定确认Cre和flox小鼠。选取16–18克小鼠，连续5天腹腔注射75 mg/kg他莫昔芬，13天后处死分析。脑微血管经CD31流式分选确认内皮细胞纯度，WB和qPCR验证Ddx24在内皮细胞中有效敲除。内皮特异性Ddx24敲除小鼠寿命缩短，体重略低于对照组。

有趣的是，这些基因敲除小鼠表现出学习和记忆能力缺陷，在Morris水迷宫实验中表现为逃逸潜伏期延长。与对照组相比，这些动物穿越平台位置的次数减少，在目标象限停留的时间和距离也更短。值得注意的是，由于基因敲除小鼠的游泳速度正常，因此排除了运动功能障碍的可能性。

这些数据表明，内皮细胞中的DDX24在维持正常脑功能中起着关键作用。

图二 内皮细胞特异性缺失Ddx24会导致血脑屏障通透性增加

为进一步探究Ddx24基因敲除导致学习和记忆缺陷的原因，作者使用9.4特斯拉的小动物磁共振成像（MRI）扫描仪检测了脑结构的变化。

内皮细胞中Ddx24的耗竭导致脑脊液增多，但脑血管管腔直径未发生显著变化。此外，通过测量脑含水量发现Ddx24基因敲除小鼠出现了脑水肿。同时，血脑屏障对示踪剂伊文思蓝的通透性增加，且紧密连接结构在基因敲除小鼠中遭到破坏。

为验证DDX24缺乏所介导的细胞层面改变，采用广泛用于血脑屏障研究的hCMEC/D3细胞系进行细胞通透性检测。结果显示，当DDX24被敲低时，异硫氰酸荧光素标记的葡聚糖渗漏显著增加。作者进一步评估了参与紧密连接调控的相关蛋白，发现DDX24敲低细胞中磷酸化occludin蛋白水平显著升高，而总occludin蛋白水平降低。这些变化在Ddx24基因敲除小鼠的脑血管组织中也得到了证实。然而，在基因敲除小鼠中，未观察到紧密连接蛋白ZO-1和claudin-5发生显著变化。

由于血脑屏障破坏通常会引发炎症反应并导致神经元损伤，与此一致的是，Ddx24基因敲除小鼠表现出胆碱能神经元异常以及小胶质细胞和星形胶质细胞的活化。综上所述，内皮细胞中的DDX24对于维持BBB稳态至关重要。

图三 抑制NADPH氧化酶可改善由内皮细胞Ddx24缺失引起的血脑屏障功能障碍

为应对DDX24缺乏引起的线粒体功能障碍，作者使用NADPH氧化酶抑制剂GKT136901处理DDX24缺陷细胞。

葡聚糖通透性检测显示，预先用GKT136901抑制NADPH氧化酶可阻止异硫氰酸荧光素标记的葡聚糖穿过hCMEC/D3细胞层。为在体内重现这一效果，将GKT136901腹腔注射至Ddx24基因敲除小鼠体内。治疗后氧化型NADPH的水平显著降低。此外，该处理改善了Ddx24基因敲除小鼠BBB对伊文思蓝和10千道尔顿荧光示踪剂的渗漏。同时，GKT136901治疗减轻了这些动物的线粒体形态异常和紧密连接结构的破坏。GKT136901也缓解了由Ddx24基因敲除引起的学习和记忆缺陷。

综上所述，内皮细胞中的DDX24通过调控线粒体功能来维持BBB的稳态。

图四 DDX24的过表达可减轻Aβ_1-42诱导的血脑屏障损伤

AD与BBB功能障碍相关并伴有学习和记忆能力受损。通过查询公共数据库，作者发现AD患者脑血管系统（包括动脉、毛细血管和静脉）中DDX24的表达下调。

进一步的实验显示，从5×FAD转基因小鼠（携带五种家族性AD突变的转基因小鼠）中提取的脑血管组织片段中，DDX24的表达水平降低。此外，在hCMEC/D3细胞中，经Aβ_1-42（一种常用的AD诱导剂）处理48小时后，DDX24基因的表达也出现下降。而过表达DDX24可减轻Aβ_1-42处理引起的线粒体功能障碍和通透性增加。

因此，结果加深了对DDX24在AD背景下调控血脑屏障稳态作用的理解。

图五 全文摘要总结