血腦屏障對(duì)于維持大腦穩(wěn)定的環(huán)境至關(guān)重要——防止有害病毒和細(xì)菌的入侵并將大腦特定的激素和神經(jīng)遞質(zhì)活動(dòng)同機(jī)體的其他部位隔離開,。
除了神經(jīng)細(xì)胞,，大腦還含有支持和保護(hù)神經(jīng)元的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。在果蠅內(nèi),，血腦邊界是由膠質(zhì)細(xì)胞加入到神經(jīng)細(xì)胞周圍的一個(gè)密封性外殼所構(gòu)成,。隨著發(fā)育期間大腦的迅速延伸,，膠質(zhì)外殼必須相應(yīng)地生長(zhǎng)以保持完整。然而,，關(guān)于血腦屏障如何在保護(hù)大腦發(fā)育的同時(shí)保持自身的完整性,，卻知之甚少。
現(xiàn)在,，美國麻省Whitehead生物醫(yī)學(xué)研究所的研究人員報(bào)道,，當(dāng)發(fā)育中的果蠅幼蟲，大腦通過細(xì)胞分裂來生長(zhǎng),，這指示形成血腦屏障的神經(jīng)束膜下膠質(zhì)細(xì)胞（SPG）通過已知的多倍體過程創(chuàng)建多重基因組副本來擴(kuò)展,。研究人員在這個(gè)月的期刊Genes and Development上報(bào)道了他們的工作。
"我們認(rèn)為,，這可能是在其他情況下也使用的相同發(fā)育策略,，在那里需要一個(gè)外層細(xì)胞保持密封，但發(fā)育期間也需要器官生長(zhǎng)",， Whitehead生物醫(yī)學(xué)研究所成員Terry Orr-Weaver說,。
象果蠅幼蟲的血腦屏障一樣，人胎盤和皮膚的細(xì)胞層可能采用多倍體化來對(duì)應(yīng)對(duì)擴(kuò)展的需要,，同時(shí)分別地保持胎兒和環(huán)境之間,、機(jī)體和外界之間的良好邊界。
為維護(hù)這種屏障,，多倍體是理想的,，因?yàn)榧?xì)胞形成邊界擴(kuò)大沒有經(jīng)歷全細(xì)胞分裂，這是一個(gè)會(huì)斷裂細(xì)胞間緊密連接的過程,。
在果蠅幼蟲中,，多倍體SPG是維護(hù)血腦屏障所必需的。當(dāng)Orr-Weaver實(shí)驗(yàn)室的博士后研究人員,、本文的第一作者Yingdee Unhavaithaya防止SPG制造額外的基因組拷貝和成為多倍體時(shí),，血腦屏障在大腦繼續(xù)擴(kuò)展時(shí)粉碎了，SPG無法適應(yīng)其生長(zhǎng),。
當(dāng)被允許自然進(jìn)展時(shí),，多倍體可以足夠地靈活以適應(yīng)甚至不尋常的大腦擴(kuò)展。在Unhavaithaya通過誘導(dǎo)腦腫瘤而擴(kuò)大大腦后,，SPG通過加倍來反應(yīng),，血腦屏障完好無損。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)也表明,，擴(kuò)展的大腦含量不知何故地告訴SPG加倍,，但只有在擴(kuò)展到多達(dá)有必要保持SPG間緊密連接時(shí)。
"這只是小覷了一下器官生成期間組織間的交流",， Unhavaithaya說,，"我們看到,，不同組織試圖與器官一起作出適當(dāng)大小變化。一個(gè)方法就是從生長(zhǎng)中的組織接收指令,，這樣其他組織能規(guī)模自身的大小尺寸來適當(dāng)?shù)胤媳窘M織與有機(jī)體的比率,。"
Orr-Weaver和Unhavaithaya的工作可能導(dǎo)致形成更多令人興奮的研究。
"它確實(shí)開啟了一個(gè)觀察的全新領(lǐng)域,因此我們可以通過這種溝通的發(fā)現(xiàn)來理解其中機(jī)制基礎(chǔ)",， 麻省理工學(xué)院美國癌癥協(xié)會(huì)生物學(xué)教授Orr-Weaver說,，"它發(fā)生在器官水平，或是發(fā)生于局部,？這確實(shí)有很多要分類,。"
這項(xiàng)工作由Harold and Leila慈善基金會(huì)和美國癌癥協(xié)會(huì)支持。（生物谷bioon.com）
doi:10.1101/gad.177436.111
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PMID:
Polyploidization of glia in neural development links tissue growth to blood-brain barrier integrity
Y. Unhavaithaya, T. L. Orr-Weaver
Abstract Proper development requires coordination in growth of the cell types composing an organ. Many plant and animal cells are polyploid, but how these polyploid tissues contribute to organ growth is not well understood. We found theDrosophila melanogaster subperineurial glia (SPG) to be polyploid, and ploidy is coordinated with brain mass. Inhibition of SPG polyploidy caused rupture of the septate junctions necessary for the blood-brain barrier. Thus, the increased SPG cell size resulting from polyploidization is required to maintain the SPG envelope surrounding the growing brain. Polyploidization likely is a conserved strategy to coordinate tissue growth during organogenesis, with potential vertebrate examples.
