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这项研究解决了中枢神经系统（CNS）免疫屏障长期未知的细胞基础与调控机制问题。研究人员聚焦于脉络丛（ChP）与脑实质交界处，识别出一种名为脉络丛基底屏障细胞（BBCs）的特化成纤维细胞群。这些细胞起源于脑膜间质，终生存在且跨物种保守，通过紧密连接（TJs）和黏附连接（AJs）形成紧密屏障，区隔脉络丛基质、脑实质与脑脊液（CSF）。研究表明，在系统性炎症刺激下，BBCs的屏障完整性被破坏，免疫细胞可在此处跨屏障迁移。这一发现不仅揭示了CNS屏障系统的一个新组件，也为理解神经炎症和CNS免疫监视开辟了新途径。
论文解读文章
人的大脑是身体的“指挥部”，它拥有一个精密而复杂的内部环境。为了维持这个环境的稳定，免受血液中有害物质和免疫细胞的侵扰，大脑周围竖立起了多重“城墙”，统称为中枢神经系统（CNS）屏障。其中最广为人知的是血脑屏障（BBB），它主要由脑血管内皮细胞构成。而负责产生脑脊液（CSF）的脉络丛（Choroid Plexus， ChP）则形成了血脑脊液屏障（BCSFB），主要由脉络丛上皮细胞间的紧密连接构成。然而，脉络丛并非孤立于脑组织之外，它与脑实质紧密相连。这个连接处——即脉络丛的基底区域——其细胞构成、功能特性以及对CNS的“守门”角色，长期以来一直是个谜团。是否存在一种机制，能够精确区隔脉络丛的基质、脑实质和脑脊液，防止它们之间的物质和细胞自由“串门”呢？
为了解决这个问题，Verhaege等研究人员在《Nature Neuroscience》上发表了一项研究，他们鉴定出一种位于脉络丛基底的特殊成纤维细胞亚群，将其命名为脉络丛基底屏障细胞（ChP base barrier cells, BBCs）。研究表明，BBCs起源于脑膜间质，在发育早期就已出现并持续终生。这些细胞通过丰富的紧密连接（Tight Junctions， TJs）和黏附连接（Adherens Junctions， AJs）相互紧密连接，形成了一个功能性的“塞子”，有效限制了小分子示踪剂和免疫细胞在脉络丛基质、脑实质与脑脊液之间的自由穿行。令人惊讶的是，这种屏障功能在系统性炎症刺激下会受损，从而导致屏障通透性增加，免疫细胞在此处聚集并可能发生跨屏障迁移。这不仅揭示了一个全新的中枢神经系统屏障站点，也为理解神经炎症条件下免疫细胞如何进入CNS提供了新的视角和潜在干预靶点。
为开展这项研究，作者们巧妙地综合运用了多种关键技术手段。他们首先利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术对成年小鼠和人类尸检的脉络丛组织进行细胞图谱绘制，识别出转录谱独特的成纤维细胞亚群。通过谱系追踪工具（如Mesp1Cre/+和Tbx18CreERT2/+小鼠），明确了BBCs的发育起源。荧光原位杂交（RNA-FISH）和免疫荧光染色等技术被用来在组织层面验证特定标记物（如Igfbp6、Cldn11）的表达和细胞定位。为评估细胞连接结构和功能，研究团队采用了高分辨率的电子显微镜技术，包括透射电镜（TEM）、连续块面扫描电镜（SBF-SEM）和聚焦离子束扫描电镜（FIB-SEM），并结合光镜-电镜相关成像（CLEM）进行精准定位。在功能验证方面，通过静脉注射（i.v.）或侧脑室注射（i.c.v.）生物素化右旋糖酐（3 kDa/10 kDa）的示踪剂实验，直观展示了BBCs对小分子扩散的屏障作用。最后，通过腹腔注射脂多糖（LPS）建立系统性炎症模型，并结合转基因报告小鼠（CCR2GFP/+），评估了炎症条件下BBCs的完整性和免疫细胞的动态变化。
研究结果
scRNA-seq揭示脉络丛内两种不同的成纤维细胞亚型
研究人员通过对成年小鼠侧脑室和第四脑室脉络丛进行scRNA-seq分析，发现了两种转录组截然不同的成纤维细胞亚群：I型（基质）和II型（基底）成纤维细胞。两者都表达典型的成纤维细胞基因，但II型细胞显著富集与细胞-细胞连接相关的基因，如TJs成分基因Cldn11。空间定位分析证实，Cldn11+的成纤维细胞（即BBCs）特异地定位于脉络丛的基底区域。
脉络丛基底成纤维细胞起源于脑膜，并终生存在
谱系追踪实验（使用Mesp1Cre/+和Tbx18CreERT2/+小鼠）显示，BBCs起源于胚胎期的脑膜间质，并从胚胎发育早期（E13.5）就开始出现，在出生后及衰老过程中持续存在。跨时间点的scRNA-seq分析进一步证实，BBCs在整个生命周期中保持着稳定的转录组特征。
脉络丛基底成纤维细胞形成封闭的连接屏障
通过分析scRNA-seq数据并进行基因本体（GO）富集分析，发现BBCs显著富集与细胞-细胞连接、紧密连接和间隙连接相关的基因。免疫荧光染色清晰地显示，BBCs高水平表达连接蛋白CLDN11、ZO1和CDH1，并在超微结构层面通过电镜观察到这些细胞之间确实形成了黏附连接和紧密连接。三维重建分析显示，这些细胞紧密地聚集在血管周围，形成一个致密的细胞“塞”，封堵了脉络丛基质与脑脊液/脑实质之间的通路。
脉络丛基底屏障细胞隔绝脉络丛基质与脑实质和脑脊液
功能示踪实验提供了最直接的证据。当从静脉注射右旋糖酐示踪剂时，分子可以穿过脉络丛毛细血管的窗孔进入基质，但却被基底层的BBCs有效阻挡，无法渗入脑脊液或脑实质。反之，当示踪剂被直接注射到脑脊液中时，它们也无法穿透BBCs进入脉络丛基质。这证明BBCs是一个双向的、功能性的扩散屏障。
炎症削弱脉络丛基底屏障的完整性
在脂多糖诱导的系统性炎症模型中，BBCs的连接蛋白基因（如Cldn11）表达下降。功能上，静脉注射的示踪剂开始在BBCs区域异常积聚，表明屏障通透性增加。超微结构观察也证实，炎症状态下细胞间的连接变得松散、开放，失去了正常的致密结构。
系统性炎症促进单核细胞在脉络丛基底处的迁移
在稳态条件下，表达CCR2的单核细胞主要位于脉络丛基质侧。而在系统性炎症状态下，大量单核细胞聚集在BBCs层附近，并观察到它们可能正在穿越屏障的形态学证据。这提示在炎症条件下，受损的BBCs屏障可能成为免疫细胞进入中枢神经系统的一个新门户。
脉络丛基底屏障细胞在人类中是保守的
研究人员对已发表的人类脉络丛单核RNA测序数据进行整合分析，发现人类脉络丛中同样存在一个表达CLDN11和IGFBP6的成纤维细胞亚群，其转录谱与小鼠的BBCs高度保守。后续的RNAscope和免疫荧光共定位也直接在人类尸检组织切片上验证了CLDN11+细胞定位于脉络丛基底。
结论与讨论
此项研究的主要结论是：研究人员发现并详尽表征了位于脉络丛基底的一类全新的、具有屏障功能的成纤维细胞——脉络丛基底屏障细胞（BBCs）。这些细胞起源于脑膜间质，在发育早期出现并终生驻留，其存在具有跨物种保守性（从鼠到人）。BBCs通过形成紧密连接和黏附连接，构成了一个有效的细胞屏障，在生理状态下精确区隔了脉络丛基质、脑实质和脑脊液这三个关键的中枢神经系统腔室，这对于维持中枢神经系统内部稳态至关重要。
这项研究的重大意义在于多方面地拓展了我们对中枢神经系统屏障系统的认知。首先，它将脉络丛从一个相对简单的“CSF生产工厂”重新定义为具有多个独立功能区的复杂结构，其中BBCs构成了一个此前未知的、关键的屏障组件。其次，研究揭示了这一屏障的动态可塑性。在系统性炎症刺激下，BBCs的连接完整性被破坏，屏障功能受损，同时伴随着免疫细胞的局部聚集。这强烈暗示BBCs不仅是稳态的守护者，也可能在神经炎症、感染或自身免疫性疾病中，成为免疫细胞进入中枢神经系统的新路径，从而为理解多发性硬化症、阿尔茨海默病、细菌性脑膜炎等疾病的病理机制提供了全新的细胞和分子视角。最后，研究通过整合单细胞测序、谱系追踪、高分辨率成像和功能示踪等多种技术，为系统研究其他组织的基质细胞亚群及其屏障功能树立了方法论典范。
总之，脉络丛基底屏障细胞的发现，不仅填补了中枢神经系统解剖学和生理学的一个长期空白，更重要的是，它开辟了一个全新的研究领域：靶向或调控这一屏障，可能为治疗涉及血脑脊液屏障功能障碍和免疫细胞异常浸润的中枢神经系统疾病带来新的曙光。
