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神经血管耦合在脑发育中的关键作用与分子机制2025-04-25 08:44:06

脑血管系统具有独特的血脑屏障结构功能。血脑屏障主要由脑微血管内皮细胞、周细胞、星形胶质细胞底足、小胶质细胞、神经元和基底膜组成。与外周血管内壁的内皮细胞相比,脑微血管内皮细胞缺乏细胞膜表面窗孔结构,表达细胞间紧密连接蛋白以及特定的分子转运蛋白。这些特征构成了血脑屏障的三大主要功能:物理屏障、转运屏障和代谢屏障。血脑屏障将特定营养物质从外周循环输送到中枢神经系统,并严格控制血液中的水分子、离子、蛋白质、脂质和细胞进入脑组织,此外,迅速排出和降解脑组织中的代谢物或有害物质,以维持脑微环境稳态和正常的神经功能。

脑血管系统不仅在大脑稳态中起着不可或缺的作用,而且对人脑的发育至关重要。在人类中,脑血管化与大脑发育同时发生,在这个阶段,脉管缺陷可能导致严重的脑畸形。大脑的血管系统在发育过程中调节神经分化、迁移和回路形成。神经血管单元由血管与中枢神经系统中的神经细胞和神经胶质细胞相互作用形成,通过神经血管耦合过程调节血流,提供营养支持,产生生长因子和旁分泌信号,引导神经元分化。此外,血管通过为神经祖细胞和神经胶质细胞提供特殊的生态位或物理支架来控制它们的分化和迁移。
 
在大脑发育过程中,血管系统与神经系统通过动态的反馈机制紧密协同。一方面,血管系统根据神经系统的代谢需求调整自身的生长和功能。例如,在妊娠早期,神经干细胞通过分泌VEGF吸引血管内皮细胞向脑室区迁移,形成放射状血管网络,以提供营养支持;随着神经元迁移和分化,血管网络逐渐向皮层区延伸。在妊娠晚期,星形胶质细胞通过Wnt/β连环蛋白信号通路促进血脑屏障的成熟,确保神经元微环境的稳态。
 
出自《血管化脑类器官的构建策略和挑战》作者:陈梦梦 胡楠 鲍双庆 .