三维人类神经血管单元建模揭示了创伤性脑损伤的细胞特异机制
Liam H Power1, Evan C Marcet1, Zihong Chen1
1Department of Biomedical Engineering, Tufts University, Medford, MA 02155, USA.
Journal of functional biomaterials
|December 24, 2025
概括
在3D人类神经血管单元模型中的受控皮质冲击导致细胞死亡并破坏了血脑屏障. 细胞相互作用揭示了创伤性脑损伤后的特定损伤反应和血管功能障碍.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物材料科学 生物材料科学
- 细胞生物学 细胞生物学
背景情况:
- 创伤性脑损伤 (TBI) 涉及神经血管单元 (NVU) 损伤,可能导致神经退行性疾病.
- 在受伤后,人类NVU细胞的特定作用和相互作用尚未得到充分理解.
研究的目的:
- 为了研究受控皮质冲击 (CCI) 后人类NVU内的细胞类型特定反应.
- 使用基于人类的模型,阐明TBI后血脑屏障 (BBB) 破坏和血管功能障碍的机制.
主要方法:
- 开发了一个3D人类NVU模型,利用丝原体支架.
- 在NVU模型中应用受控皮层冲击 (CCI) 来模拟TBI.
- 分析了细胞死亡途径,细胞因子释放 (IL-1β),内皮结节蛋白调节和炎症分子表达.
主要成果:
- CCI诱导了星球细胞,微质细胞和内皮细胞的急性细胞死亡,但不是细胞周细胞,独立于亡或亡.
- 星球细胞和微质细胞是IL-1β的关键来源;星球细胞破坏了VE-cadherin的稳定性,周围细胞稳定了屏障蛋白,微质细胞影响了Claudin-5.
- 受损细胞中的可溶性因子破坏了内皮结蛋白 (ZO-1,Occludin) 和增加粘附分子 (ICAM-1,VCAM-1).
结论:
- 在创伤后的人类NVU中定义了不同的细胞类型特定的损伤反应.
- 揭示了NVU细胞交叉如何调节血管功能障碍和TBI后的BBB分解.
- 建立了基于人类的3D模型,用于研究TBI病理生理学和开发治疗策略.
