血腦屏障（blood-brain barrier，BBB）是指腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞偽足共同形成的血液與腦細(xì)胞之間的屏障，能夠透過(guò)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并阻止血液中的有害物質(zhì)進(jìn)入大腦。血腦屏障這一選擇透過(guò)性結(jié)構(gòu)可使腦組織免受循環(huán)血液中有害物質(zhì)的損害，從而保持腦組織內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，對(duì)維持***神經(jīng)系統(tǒng)正常生理狀態(tài)具有重要的生物學(xué)意義。衰老過(guò)程中血腦屏障通透性會(huì)逐步增加。血腦屏障功能紊亂與一系列的腦血管病變以及***神經(jīng)系統(tǒng)疾病密切相關(guān)，包括缺血性卒中（stroke）、癲癇、阿爾茨海默癥和漸凍癥等。然而，衰老過(guò)程中，如何保護(hù)血腦屏障完整性，逆轉(zhuǎn)后續(xù)的神經(jīng)損傷，目前并不清楚。

2023年9月7日，北京大學(xué)血管穩(wěn)態(tài)與重構(gòu)全國(guó)***實(shí)驗(yàn)室與北京天壇醫(yī)院的鄭樂(lè)民教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合王擁軍教授和董爾丹教授團(tuán)隊(duì)在Neuron 報(bào)道了題為“NAD+ rescues aging-induced blood-brain barrier damage via the CX43-PARP1 axis”的研究論文，該文章報(bào)告了CX43-PARP1-NAD+ 通路在血腦屏障相關(guān)血管細(xì)胞衰老中的重要作用，并揭示了該通路在衰老過(guò)程中保護(hù)血腦屏障功能的潛在治療策略。

本研究中，作者首先通過(guò)小鼠腦皮層組織單細(xì)胞核測(cè)序，對(duì)BBB相關(guān)細(xì)胞亞群進(jìn)行了劃分，并對(duì)BBB相關(guān)細(xì)胞亞群進(jìn)行了特征基因表達(dá)的表征，之后通過(guò)比較老年組和年輕組的差異，發(fā)現(xiàn)基因Gja1（gap junction 1的縮寫(xiě)，蛋白名為connexin 43，CX43）主要富集在BBB相關(guān)細(xì)胞亞群，并且在老年組中表達(dá)水平顯著下降。作者繼續(xù)使用了人腦前額葉皮層切片樣本和老年小鼠腦組織切片樣本對(duì)這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，并且通過(guò)使用全身敲除CX43和血管Cdh5+組織特異性敲除CX43小鼠，利用活體雙光子共聚焦熒光成像技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了缺失CX43會(huì)進(jìn)一步破壞BBB完整性。

圖1. 衰老腦皮層單細(xì)胞核測(cè)序及血腦屏障相關(guān)細(xì)胞亞群的劃分

為了找到CX43影響血腦屏障功能的分子機(jī)制，作者團(tuán)隊(duì)對(duì)小鼠腦皮層組織進(jìn)行了代謝組學(xué)篩選，發(fā)現(xiàn)了在敲除CX43的雜合小鼠腦皮層組織中，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（reduced nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+ ，是參與多種細(xì)胞代謝的電子受體和參與線粒體三羧酸循環(huán)和電子傳遞鏈的脫氫酶的輔酶，在代謝過(guò)程中通過(guò)轉(zhuǎn)遞電子，轉(zhuǎn)換為其還原形式NADH）的水平明顯下降。通過(guò)活體雙光子熒光壽命成像技術(shù)，驗(yàn)證了CX43缺失導(dǎo)致的腦血管相關(guān)細(xì)胞內(nèi)NAD+ 代謝活性率的下降。

圖2. 代謝組學(xué)篩選發(fā)現(xiàn)CX43缺失顯著降低了NAD+ 水平

為了進(jìn)一步弄清楚CX43調(diào)控NAD+ 水平的具體機(jī)制，對(duì)與CX43相互作用的蛋白質(zhì)進(jìn)行了蛋白質(zhì)組學(xué)分析。首先利用免疫共沉淀的方法，獲得了與CX43相互作用的蛋白質(zhì)，再通過(guò)***液相-質(zhì)譜/質(zhì)譜聯(lián)用的方法，對(duì)與CX43相互作用的蛋白質(zhì)進(jìn)行了分析篩選，發(fā)現(xiàn)了與CX43直接作用的蛋白腺苷二磷酸核糖聚合酶（poly ADP-ribose polymerase，PARP1，EC 2.4.2.30）。PARP1是NAD+的消耗酶之一，通過(guò)消耗三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）和NAD+ ，參與蛋白二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）化修飾和DNA損傷修復(fù)。接下來(lái)本研究驗(yàn)證了CX43與PARP1的直接相互作用，并且發(fā)現(xiàn)在老年樣本和CX43缺失樣本中，PARP1在血管相關(guān)細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)表達(dá)顯著上升，揭示了CX43缺失條件下，PARP1活性增強(qiáng)，過(guò)度消耗NAD+ 的這一分子機(jī)制。

ctDNA的提取在腫瘤篩查中，是重要的前置步驟。目前常用的提取方法是利用生物磁珠，主要是硅羥基磁珠或羧基磁珠對(duì)血清血漿的ctDNA進(jìn)行提取，由于磁珠的粒徑小，比表面積大，在特定提取緩沖液中，對(duì)核酸的吸附會(huì)更加靈敏，相比于其他方法，使用生物磁珠對(duì)進(jìn)行ctDNA提取得率會(huì)更高，檢測(cè)靈敏度和檢出限也會(huì)更合適，搭配核酸提取儀，更能實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)化的提取。