一项最近的研究发现，离子运输蛋白可以调节某些脑细胞的 pH 值，并在缺血性中风后帮助修复血脑屏障。这可能会恢复正常的大脑功能。这项研究确定了缺血性中风和相关脑疾病的新治疗靶点，目前尚无特定治疗可用。缺血性中风是导致死亡和残疾的主要原因，每年全球大约有 1500 万人受到影响。导致这种情况的一个原因是血脑屏障的丧失，这是一种高度选择性的保护细胞。由德克萨斯儿童医院的贝勒医学院副教授、Jan 和 Dan Duncan 神经研究所（Duncan NRI）研究员李贤京博士开展的新研究发现了一种在维持血脑屏障完整性方面发挥重要作用的离子运输蛋白。该屏障负责防止有害化学物质通过血液进入大脑。这项研究的发现可能会导致修复和逆转脑损伤的策略的发展，这将极大有利于遭受中风和其他神经疾病的患者。根据发表在《细胞报告》上的一项研究，特定脑细胞的 pH 值可以被调整，以修复血脑屏障并在缺血性中风后使大脑恢复正常功能。这项研究首次确定了缺血性中风和相关脑疾病的新特异性治疗靶点，目前尚无针对性治疗可用。
在中风和其他神经疾病中，血脑屏障和 pH 调节受到破坏。李博士，这位神经学研究员，解释道：“当血脑屏障受损时，可能会造成严重后果，如脑肿胀、神经损伤，最终导致运动和思维问题。在这项研究之前，我们对中风如何影响血脑屏障知之甚少。”
虽然内皮细胞是血脑屏障的主要组成部分，但越来越多的证据表明，星形胶质细胞，作为中枢神经系统中最常见和多样化的支持细胞类型，也在维持这一结构的强度方面发挥了重要作用。
在这道屏障的顶部，保持 pH 水平（酸度的度量）平衡非常重要。大脑细胞及其环境中的 pH 平衡（溶液的酸度或碱度）对最佳大脑功能至关重要。大脑中 pH 调节的问题通常与各种神经疾病有关。缺血性中风损伤与 pH 显著降低有关，但这种变化的确切原因以及星形胶质细胞在此过程中的作用在此研究之前是未知的。星形胶质细胞中的 Slc4a4 对维持血脑屏障至关重要。早期研究表明，钠-碳酸盐共转运体在调节星形胶质细胞中的 pH 水平方面发挥作用。在星形胶质细胞中发现的基因 Slc4a4 有助于在细胞膜两侧移动酸碱离子，以响应各种刺激控制细胞内外的 pH 水平。Slc4a4 中的突变与多种脑部疾病相关，包括缺血性中风。
这项研究首次探讨了 Slc4a4 如何影响星形胶质细胞与内皮细胞之间的相互作用，以维持和修复中风后的血脑屏障。
为了研究 Slc4a4 的作用，Duncan NRI 团队创建了一个条件性小鼠模型，在星形胶质细胞中删除 Slc4a4 基因。这在发育期和成年小鼠中都有观察到。研究人员使用小鼠模型进行研究，发现从星形胶质细胞中去除 Slc4a4 导致其结构和功能的变化。具体来说，他们注意到脑血管直径增加了 40% 以上，能够进入大脑的小分子数量增加了三倍，并且连接性标记丧失。这些发现强烈表明，当星形胶质细胞缺乏 Slc4a4 时，血脑屏障受到损害。李实验室的首席作者和博士后研究员叶琦博士表示，星形胶质细胞中的 Slc4a4 在这些小鼠中至关重要。他们还发现，Slc4a4 在缺血性中风后重塑血脑屏障中发挥关键作用。为了测试这一点，他们在 Slc4a4 动物模型中使用了皮层光凝凝血中风模型，该模型与人类缺血性中风后的大小、位置和反应性胶质增生非常相似。这一模型涉及多组学分析。
科学家们发现，缺乏星形胶质细胞中的 Slc4a4 导致一种名为 CCL2 的促炎分子的释放增加。该分子激活了附近内皮细胞上的 CCR2 受体，造成血脑屏障损害，并导致两种细胞类型之间的渗漏增加。此外，他们观察到血脑屏障的破坏受到由于星形胶质细胞 pH 水平变化而导致的特定代谢物（精氨酸和一氧化氮）水平升高的影响。
这项研究揭示了一条通过识别参与中风后血脑屏障破坏的精确机制和关键参与者的潜在新途径。李博士指出，缺血性中风和脑病理的治疗选项是有希望的。他还提到，该途径中的关键角色，如 Slc4a4 转运蛋白、CCL2-CCR2 轴和代谢物，都是“可药物化的”，并可能被开发成治疗靶点。
