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【摘 要】 血脑屏障（BBB）是保持脑组织内环境稳定的重要结构，脑毛细血管内皮细胞间的紧密连接是其主要结构基础，对于调节血脑屏障通透性起重要作用。claudin-5作为紧密连接跨膜蛋白claudin家族的一员，是构成内皮细胞紧密连接的主要蛋白。当claudin-5表达异常时可导致内皮细胞间结构受损，血脑屏障通透性也随之变化。本文就血脑屏障上claudin-5的研究进展进行综述，为选择性改变claudin-5的表达从而改变血脑屏障的通透性提供参考。
【关键词】 血脑屏障 紧密连接 claudin-5
【中图分类号】 R651.1 【文献标识码】 A 【文章编号】 1671-8801（2014）05-0360-02
血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）是保持脑组织内环境动态平衡的重要结构。大量研究表明，源于BBB的损伤和功能失调引起的神经系统的病变很多，包括脑缺血性疾病、脑肿瘤、神经退行性病变等。Claudin蛋白是内皮细胞紧密连接的重要成分，与BBB通透性的改变密切相关，是近年的研究热点。已有研究表明claudin-5是构成内皮细胞紧密连接的主要蛋白，是构成血脑屏障的主要跨膜蛋白[1]，在各项有关BBB结构改变的研究中更是重要观测指标之一，其结构、分布及表达异常都与BBB通透性的改变存在密切关系。
1 血脑屏障与紧密连接
血脑屏障由脑毛细血管内皮细胞、基底膜及星形胶质细胞的足突组成，其广泛的紧密连接使得大分子物质和非脂溶性分子物质很难通过。研究表明，紧密连接是维持BBB完整性的重要因素，许多中枢神经系统BBB的破坏都与其改变有关。紧密连接蛋白由跨膜蛋白、胞质附着蛋白和细胞骨架蛋白共同组成。跨膜蛋白又包括咬合蛋白（ Occludin）、闭合蛋白（ Claudin） 和连接黏附分子（ junctional adhesive molecule， JAM） 三种完整的膜蛋白。
Occludin是第一个被分离出来的紧密连接相关蛋白，有研究表明在大鼠局灶性脑缺血再灌注模型中发现，当 Occludin转录和翻译受到抑制时，紧密连接蛋白受到破坏，紧密连接开放， BBB 完整性受损。然而，有学者证实occludin并非紧密连接必要蛋白[2]，之后大量研究表明claudin才是其主要物质。Claudin蛋白是1998年Funme等人在鸡的肝细胞中发现的另一种紧密连接跨膜蛋白。迄今为止，在人体内已明确的claudin家族基因已有24种，它们的分子量在 22 ～27 kDa 之间，由4个疏水的跨膜区、两个细胞外环形结构及位于胞质中的羧基端、 氨基端，因此claudin被认为是形成紧密连接的重要结构。Claudin在不同的组织表达不同，在血脑屏障中，claudin-3、5已被发现，但是否存在claudin-1还存在争议。
2 Claudin-5改变对血脑屏障的影响
claudin-5是构成内皮细胞紧密连接的主要蛋白，当claudin-5表达异常时可导致内皮细胞间结构受损，血脑屏障通透性也随之变化。
2.1 claudin-5与脑缺血
脑缺血是临床上中老年人常见的脑血管疾病之一，有研究表明血脑屏障结构的破坏是脑缺血早期主要病理改变。在有关BBB的研究中，脑缺血模型可谓是一种研究血脑屏障通透性的经典模型。大量研究动物研究表明在脑缺血后，BBB通透性的改变与其紧密连接蛋白claudin-5有密切关联。王静娥等人证明大鼠局灶性脑缺血2h后血脑屏障通透性增加、脑组织微血管段claudin-5表达均显著降低，6h血脑屏障通透性达最大、claudin-5表达呈现低峰，1d后血脑屏障通透性开始下降、claudin-5表达开始上升[3]。另也有相关研究表明在大鼠局灶性脑缺血再灌注早期缺血组织血脑屏障通透性在缺血1 h、2 h、再灌注0.5 h、1 h、2 h时显著升高，同时血管内皮细胞claudin-5的表达显著下降[4]。然而，Karl等人却发现在去除大鼠的claudin-5基因后，其血脑屏障结构及功能并无很大变化，只是血脑屏障的某些小分子物质的通透性提高了，但其通透性并非特异性。
脑缺血后继发的脑损伤是一个复杂的病理级联反应，其发病机制主要包括炎症反应、氧化应激、Ca2+超载等，各种因素相互影响。因此，减轻炎症反应和氧化应激成为治疗脑缺血后继发性脑损伤的重要环节。已有大量研究表明应用抗炎、抗氧化药物如柚皮素、吴茱萸碱、木犀草素、替米沙坦等不仅能减轻缺血后的脑水肿及发挥良好的抗炎作用还能上调claudin-5的表达，恢复血脑屏障的完整性。
2.2 Claudin-5与脑肿瘤
脑胶质瘤是颅内发病率最高的原发性脑肿瘤，约占颅内肿瘤的40%左右，胶质瘤细胞浸润、生长所导致的血脑屏障紧密连接的破坏是胶质瘤性脑水肿和癫痫等多种临床表现及并发症发生的主要原因之一，位于胶质瘤瘤周和瘤体内的血管内皮细胞及其间的紧密连接可以演变成一种特殊的“血瘤屏障”（blood-tumor barrier， BTB）。其存在也是目前严重制约脑胶质瘤临床疗效的重要原因。研究表明正常脑组织、低级别胶质瘤、高级别胶质瘤Claudin-5 mRNA表达的相对强度逐渐降低[5]，血脑屏障内皮细胞间紧密连接蛋白Claudin-5这一分子的表达下降可能是脑胶质瘤血脑屏障内皮细胞间紧密连接结构受到破坏的重要原因。也有学者通过建立大鼠C6胶质模型，也发现C6胶质瘤细胞的直接浸润可以降低内皮细胞紧密连接蛋白claudin-5，可能是诱导紧密连接破坏导致BBB通透性增高的重要原因 [6]。这就为脑胶质瘤中血脑屏障的形态学改变提供理论基础，为通过claudin-5选择性的改变“血瘤屏障”提高正常情况下不能通过血脑屏障的药物的利用度提供新途径。
2.3 Claudin-5与颅脑放射 相关研究[7]表明全颅照射可以增加血脑屏障通透性；全颅单次照射小于15Gy时，随着照射剂量的增加，BBB通透性增加，紧密连接蛋白Claudin-5表达降低；大于15Gy增加剂量无明显变化；全脑单次照射15Gy于照射后1-2周左右，Claudin-5蛋白表达逐渐增加，血-脑屏障功能逐渐恢复。血脑屏障通透性增加，治疗药物就更容易透过而进入脑内，这就为临床放化结合治疗脑肿瘤提供理论参考。
3 展望
claudin-5与血脑屏障的结构、功能密切相关，这就提示我们可以通过人为改变紧密连接蛋白claudin-5的表达来改变BBB的通透性，改变治疗药物在脑组织的有效溶度，为今后治疗中枢神经系统疾病开辟新路径、提供新的药物作用靶点。但目前对claudin-5具体功能、调节方式及在疾病发生发展过程中的具体作用仍不确切，有待进一步研究。
参考文献
[1]Morita K.Furuze M，Fujimoto K，et a1.Claudin multigene family encoding four-transmembrane domain protein componentsof tight junction strands[J].Proc Nad Acad Sci USA，1999，96（2）：511-516.
[2]Furuse M，Hata M，Furuse K，et al . Claudin-based tight junctionsare crucial for the mammalian epidermal barrier：A lesson fromclaudin-1-deficient mice [J] . Cell Biol，2002，156 （6） ：1 099 -1 111.
[3]王静娥，田国萍，周 进，等.大鼠脑缺血时紧密连接相关蛋白occludin 和 claudin- 5 表达的变化[J].解剖科学进展， 2010， 16（2） ： 149 - 52.
[4]王振华， 刘云会， 马 腾， 等. 大鼠局灶性脑缺血再灌注早期血脑屏障通透性变化的研究[J]. 中国医科大学学报，2012，12（41）：1073-76
[5]卢建侃. 血脑屏障紧密连接在人脑胶质瘤中的变化及其分子机制[D]. 广州：南方医科大学，2010.
[6]李 蓉，刘国龙.大鼠 C6 胶质瘤血脑屏障超微结构与紧密连接蛋白claudin- 5 变化的研究[J]. 中国神经肿瘤杂志， 2008， 6（ 3） ：184 - 8.
[7] 罗庆斌. 全颅照射对大鼠血-脑屏障紧密连接相关蛋白Occludin及Claudin-5表达的影响[D].苏州：苏州大学，2012.
作者简介：邓月琴，女，主要从事神经退变的基础研究，
通讯作者：李建明，副教授
【关键词】 血脑屏障 紧密连接 claudin-5
【中图分类号】 R651.1 【文献标识码】 A 【文章编号】 1671-8801（2014）05-0360-02
血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）是保持脑组织内环境动态平衡的重要结构。大量研究表明，源于BBB的损伤和功能失调引起的神经系统的病变很多，包括脑缺血性疾病、脑肿瘤、神经退行性病变等。Claudin蛋白是内皮细胞紧密连接的重要成分，与BBB通透性的改变密切相关，是近年的研究热点。已有研究表明claudin-5是构成内皮细胞紧密连接的主要蛋白，是构成血脑屏障的主要跨膜蛋白[1]，在各项有关BBB结构改变的研究中更是重要观测指标之一，其结构、分布及表达异常都与BBB通透性的改变存在密切关系。
1 血脑屏障与紧密连接
血脑屏障由脑毛细血管内皮细胞、基底膜及星形胶质细胞的足突组成，其广泛的紧密连接使得大分子物质和非脂溶性分子物质很难通过。研究表明，紧密连接是维持BBB完整性的重要因素，许多中枢神经系统BBB的破坏都与其改变有关。紧密连接蛋白由跨膜蛋白、胞质附着蛋白和细胞骨架蛋白共同组成。跨膜蛋白又包括咬合蛋白（ Occludin）、闭合蛋白（ Claudin） 和连接黏附分子（ junctional adhesive molecule， JAM） 三种完整的膜蛋白。
Occludin是第一个被分离出来的紧密连接相关蛋白，有研究表明在大鼠局灶性脑缺血再灌注模型中发现，当 Occludin转录和翻译受到抑制时，紧密连接蛋白受到破坏，紧密连接开放， BBB 完整性受损。然而，有学者证实occludin并非紧密连接必要蛋白[2]，之后大量研究表明claudin才是其主要物质。Claudin蛋白是1998年Funme等人在鸡的肝细胞中发现的另一种紧密连接跨膜蛋白。迄今为止，在人体内已明确的claudin家族基因已有24种，它们的分子量在 22 ～27 kDa 之间，由4个疏水的跨膜区、两个细胞外环形结构及位于胞质中的羧基端、 氨基端，因此claudin被认为是形成紧密连接的重要结构。Claudin在不同的组织表达不同，在血脑屏障中，claudin-3、5已被发现，但是否存在claudin-1还存在争议。
2 Claudin-5改变对血脑屏障的影响
claudin-5是构成内皮细胞紧密连接的主要蛋白，当claudin-5表达异常时可导致内皮细胞间结构受损，血脑屏障通透性也随之变化。
2.1 claudin-5与脑缺血
脑缺血是临床上中老年人常见的脑血管疾病之一，有研究表明血脑屏障结构的破坏是脑缺血早期主要病理改变。在有关BBB的研究中，脑缺血模型可谓是一种研究血脑屏障通透性的经典模型。大量研究动物研究表明在脑缺血后，BBB通透性的改变与其紧密连接蛋白claudin-5有密切关联。王静娥等人证明大鼠局灶性脑缺血2h后血脑屏障通透性增加、脑组织微血管段claudin-5表达均显著降低，6h血脑屏障通透性达最大、claudin-5表达呈现低峰，1d后血脑屏障通透性开始下降、claudin-5表达开始上升[3]。另也有相关研究表明在大鼠局灶性脑缺血再灌注早期缺血组织血脑屏障通透性在缺血1 h、2 h、再灌注0.5 h、1 h、2 h时显著升高，同时血管内皮细胞claudin-5的表达显著下降[4]。然而，Karl等人却发现在去除大鼠的claudin-5基因后，其血脑屏障结构及功能并无很大变化，只是血脑屏障的某些小分子物质的通透性提高了，但其通透性并非特异性。
脑缺血后继发的脑损伤是一个复杂的病理级联反应，其发病机制主要包括炎症反应、氧化应激、Ca2+超载等，各种因素相互影响。因此，减轻炎症反应和氧化应激成为治疗脑缺血后继发性脑损伤的重要环节。已有大量研究表明应用抗炎、抗氧化药物如柚皮素、吴茱萸碱、木犀草素、替米沙坦等不仅能减轻缺血后的脑水肿及发挥良好的抗炎作用还能上调claudin-5的表达，恢复血脑屏障的完整性。
2.2 Claudin-5与脑肿瘤
脑胶质瘤是颅内发病率最高的原发性脑肿瘤，约占颅内肿瘤的40%左右，胶质瘤细胞浸润、生长所导致的血脑屏障紧密连接的破坏是胶质瘤性脑水肿和癫痫等多种临床表现及并发症发生的主要原因之一，位于胶质瘤瘤周和瘤体内的血管内皮细胞及其间的紧密连接可以演变成一种特殊的“血瘤屏障”（blood-tumor barrier， BTB）。其存在也是目前严重制约脑胶质瘤临床疗效的重要原因。研究表明正常脑组织、低级别胶质瘤、高级别胶质瘤Claudin-5 mRNA表达的相对强度逐渐降低[5]，血脑屏障内皮细胞间紧密连接蛋白Claudin-5这一分子的表达下降可能是脑胶质瘤血脑屏障内皮细胞间紧密连接结构受到破坏的重要原因。也有学者通过建立大鼠C6胶质模型，也发现C6胶质瘤细胞的直接浸润可以降低内皮细胞紧密连接蛋白claudin-5，可能是诱导紧密连接破坏导致BBB通透性增高的重要原因 [6]。这就为脑胶质瘤中血脑屏障的形态学改变提供理论基础，为通过claudin-5选择性的改变“血瘤屏障”提高正常情况下不能通过血脑屏障的药物的利用度提供新途径。
2.3 Claudin-5与颅脑放射 相关研究[7]表明全颅照射可以增加血脑屏障通透性；全颅单次照射小于15Gy时，随着照射剂量的增加，BBB通透性增加，紧密连接蛋白Claudin-5表达降低；大于15Gy增加剂量无明显变化；全脑单次照射15Gy于照射后1-2周左右，Claudin-5蛋白表达逐渐增加，血-脑屏障功能逐渐恢复。血脑屏障通透性增加，治疗药物就更容易透过而进入脑内，这就为临床放化结合治疗脑肿瘤提供理论参考。
3 展望
claudin-5与血脑屏障的结构、功能密切相关，这就提示我们可以通过人为改变紧密连接蛋白claudin-5的表达来改变BBB的通透性，改变治疗药物在脑组织的有效溶度，为今后治疗中枢神经系统疾病开辟新路径、提供新的药物作用靶点。但目前对claudin-5具体功能、调节方式及在疾病发生发展过程中的具体作用仍不确切，有待进一步研究。
参考文献
[1]Morita K.Furuze M，Fujimoto K，et a1.Claudin multigene family encoding four-transmembrane domain protein componentsof tight junction strands[J].Proc Nad Acad Sci USA，1999，96（2）：511-516.
[2]Furuse M，Hata M，Furuse K，et al . Claudin-based tight junctionsare crucial for the mammalian epidermal barrier：A lesson fromclaudin-1-deficient mice [J] . Cell Biol，2002，156 （6） ：1 099 -1 111.
[3]王静娥，田国萍，周 进，等.大鼠脑缺血时紧密连接相关蛋白occludin 和 claudin- 5 表达的变化[J].解剖科学进展， 2010， 16（2） ： 149 - 52.
[4]王振华， 刘云会， 马 腾， 等. 大鼠局灶性脑缺血再灌注早期血脑屏障通透性变化的研究[J]. 中国医科大学学报，2012，12（41）：1073-76
[5]卢建侃. 血脑屏障紧密连接在人脑胶质瘤中的变化及其分子机制[D]. 广州：南方医科大学，2010.
[6]李 蓉，刘国龙.大鼠 C6 胶质瘤血脑屏障超微结构与紧密连接蛋白claudin- 5 变化的研究[J]. 中国神经肿瘤杂志， 2008， 6（ 3） ：184 - 8.
[7] 罗庆斌. 全颅照射对大鼠血-脑屏障紧密连接相关蛋白Occludin及Claudin-5表达的影响[D].苏州：苏州大学，2012.
作者简介：邓月琴，女，主要从事神经退变的基础研究，
通讯作者：李建明，副教授