摘要：脉络膜丛（choroid plexus，CP）是脑脊液（cerebrospinal fluid，CSF）的主要来源。脑脊液屏障由脑脊液中上皮细胞之间的紧密连接组成，保护脑脊液免受无限制的血源性因子暴露。因此，这一屏障对大脑稳态是不可或缺的，并与年龄相关的神经疾
脉络膜丛（choroid plexus，CP）是脑脊液（cerebrospinal fluid，CSF）的主要来源。脑脊液屏障由脑脊液中上皮细胞之间的紧密连接组成，保护脑脊液免受无限制的血源性因子暴露。因此，这一屏障对大脑稳态是不可或缺的，并与年龄相关的神经疾病有关。然而，人们对它的老化却知之甚少。这篇文章报告了组织蛋白酶S ( cathepsin S，CTSS)，一种由CP巨噬细胞分泌的蛋白酶，由于细胞衰老增加而在老年CP中上调。CTSS破坏了必不可少的紧密连接成分claudin 1 (CLDN1)，进而损害了血-CSF屏障。值得注意的是，在老年CP中抑制CTSS或上调CLDN1可使血-CSF屏障和脑功能恢复活力。该研究结果揭示了免疫细胞和屏障细胞之间的重要相互作用，加速了CP和大脑衰老，确定了CTSS作为改善老年动物大脑稳态的潜在靶点，并强调了循环蛋白酶在衰老中的关键作用。
大脑作为人体的“司令部”，受到特别保护。比如主要由血管细胞组成的血-脑屏障，可以“过滤”血液中的有害物质和炎症因子，保护大脑免受外界侵害。
血-脑脊液屏障，是另一道重要的脑屏障。脑脊液对大脑有缓冲、保护、营养、维持颅内压等作用，主要由脑室中的脉络丛上皮细胞（CPEC）分泌。脉络丛上皮细胞不仅是一道“滤膜”，把血液转化成透明、清亮的脑脊液，细胞之间紧密相连，本身构成了一道坚固的防御屏障。然而随着年龄增长，这道屏障也会逐渐出现“漏洞”，导致脑脊液稳态失衡。有研究显示，衰老导致脑脊液组分发生的变化与阿尔茨海默病等神经退行性疾病的发生密切相关。
2025年2月26日，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）沈义栋研究组联合上海交通大学医学院附属新华医院鄢秀敏课题组，在神经科学领域权威期刊Neuron发表论文，揭示了血-脑脊液屏障衰老的重要分子机制，为缓解大脑衰老、防治神经退行性疾病提供了关键线索。
正常情况下，血-脑脊液屏障的完整性得益于脉络丛上皮细胞之间的紧密连接（tight junction）。连接蛋白Claudin1（CLDN1）是紧密连接的关键组成成分。但研究团队在对不同年龄小鼠脉络丛上皮细胞间的紧密连接蛋白进行定量分析时发现，随着衰老，CLDN1的水平会显著下降。更重要的是，CLDN1的减少伴随着血液成分渗入大脑以及大脑炎症反应增强。这些结果提示，CLDN1的缺失可能是血-脑脊液屏障出现“漏洞”的关键因素。
然而，研究人员检查和比较后发现，年轻和年老小鼠的脉络丛中，CLDN1的RNA水平和总蛋白水平都无显著变化。这表明，CLDN1的减少并非源自基因的“产量”下调，更可能是由于降解增多。
进一步研究发现，老年小鼠的脉络丛腔内富集一种名为Cathepsin S（CTSS）的蛋白酶。这些蛋白酶由脉络丛巨噬细胞产生并分泌到胞外，是直接降解CLDN1的“元凶”。
研究人员指出，CTSS传统上被认为是胞内溶酶体中的蛋白酶，此次研究则发现CTSS可被大量分泌至胞外，并直接作用于脉络丛上皮细胞紧密连接处的CLDN1，导致其水平下降。
▲CTSS-CLDN1这对酶与底物在屏障衰老中发挥核心作用（图片来源：参考资料[1]）
找到血-脑脊液屏障的漏洞来源后，研究人员提出了修复方案：抑制CTSS对CLDN1的降解。研究人员通过喂食或脑室注射的方式给老龄小鼠提供了CTSS抑制剂，观察到小鼠脉络丛上皮细胞间的CLDN1水平得以恢复至年轻小鼠的水平。与此同时，这些老龄小鼠的大脑炎症显著减轻，学习记忆能力提高，抑郁行为减弱。此外，通过腺相关病毒在老龄小鼠的脉络丛上皮细胞中过表达能够不被CTSS降解的CLDN1，也取得了类似抗衰老效果。
通过单细胞数据分析，研究人员还发现，脉络丛中衰老细胞的积累可能是巨噬细胞释放CTSS增加的一个重要原因。通过清除老年小鼠脉络丛中的衰老细胞或在年轻小鼠中诱导衰老细胞，研究团队最终确认，衰老细胞是破坏血-脑脊液屏障的“幕后黑手”之一。
▲衰老细胞可能通过激活脉络丛巨噬细胞释放CTSS，推动血-脑脊液屏障的破坏（图片来源：参考资料[1]）
综上，该研究首次发现，在衰老过程中，由巨噬细胞分泌的蛋白酶通过直接降解脉络丛上皮细胞间的紧密连接，破坏血-脑脊液屏障，影响大脑功能，并为保护血-脑脊液屏障、防治神经退行性疾病提供了潜在药物靶点。
沈义栋、鄢秀敏研究员和助理研究员周一飞（现为哈佛医学院/麻省总医院博士后）为本文的共同通讯作者。博士生陈一凡、助理研究员周一飞以及博士生白雅卿为该论文的共同第一作者。中科院分子细胞卓越中心石建涛研究员、陈正军研究员、贾凯雯副研究员和工作人员、宋梦娇、戴钰敏以及新华医院青年研究员陈青霞参与研究工作。
参考资料：
[1] Chen et al., Macrophage-derived CTSS drives the age-dependent disruption of the blood-CSF barrier, Neuron (2025), https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.01.023
来源：医学顾事