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血腦屏障
中樞神經系統(tǒng)的重要結構
基本信息
| 中文名 | 血腦屏障 |
| 外文名 | Blood Brain Barrier |
| 影響 | 維持中樞神經系統(tǒng)正常生理狀態(tài) |
| 功能 | 防止疾病入侵大腦 |
| 部位 | 大腦 |
簡介
血腦屏障（blood brain barrier）
毛細血管內皮（連續(xù)型，內皮細胞間有緊密連接）
結構基膜（完整）
膠質膜（星形膠質細胞的腳板）
功能：防止有害物質進入腦內，維持內環(huán)境的相對恒定。
測量模型
特點
與傳統(tǒng)血腦屏障系統(tǒng)相比，F(xiàn)locel體外動態(tài)血腦屏障系統(tǒng)模型特點如下：
- 更清楚準確的反應了體內血腦屏障的特性
- 模擬重要的內皮細胞與星形膠質細胞之間的作用
- 用電力方法檢測了血腦屏障的完整性
- 可以用真實的細胞做實驗
- 比現(xiàn)存的靜態(tài)模型更能形成緊密的連接
- 降低藥物研發(fā)的成本
1.DIV-BBB?管腔
特性 | 優(yōu)點 |
可控制腔內/非腔體積比 體型小，僅175px長 電極與管腔一體化 成本低 | 與體內體積比相符 減少了試驗所需細胞數(shù)目 TEER檢測系統(tǒng)操作簡單 一次性使用，不能重復使用 |
TEER檢測系統(tǒng)為研發(fā)人員提供了一個快速、簡便地評估血腦屏障完整性方法，此外，電阻抗值（>1000Ω-cm）也非常接近體內數(shù)值。TEER檢測系統(tǒng)同時配帶了所需檢測軟件、電線和襯板，可供4個DIV-BBB管腔同時使用。其中檢測軟件可以自定義設置泵的流速、頻率、波形等參數(shù)。其它特性及優(yōu)點見下表：
特性 | 優(yōu)點 |
多頻率下檢測電阻抗 | 描述電極的電阻和電容 |
低電壓，Max=60毫伏 | 限制對屏障的潛在破壞作用 |
自動檢測多個管腔 | 可同時連接4個盒子 |
檢測軟件可自定義設置泵的流速、頻率、波形等參數(shù) | 檢測電阻抗，記錄數(shù)據(jù) |
USB連接 |
結構
介于血液和腦組織之間的對物質通過有選擇性阻礙作用的動態(tài)界面，由腦的連續(xù)毛細血管內皮及其細胞間的緊密連接、完整的基膜、周細胞以及星形膠質細胞腳板圍成的神經膠質膜構成，其中內皮是血腦屏障的主要結構。
腦屏障是血-腦、血-腦脊液和腦脊液-腦三種屏障的總稱。
與其他組織器官的毛細血管相比，腦毛細血管及其鄰近地區(qū)在結構上確有一些明顯的特點（正常情況下）：①腦毛細血管缺少一般毛細血管所具有的孔，或者這些孔既少且小。內皮細胞彼此重疊覆蓋，而且連接緊密，能有效地阻止大分子物質從內皮細胞連接處通過。
②內皮細胞還被一層連續(xù)不斷的基膜包圍著。
③基膜之外更有許多星形膠質細胞的血管周足（終足）把腦毛細血管約85%的表面包圍起來。這就形成了腦毛細血管的多層膜性結構，構成了腦組織的防護性屏障。在病理情況下，如血管性腦水腫時，內皮細胞間的緊密粘合處開放，由于內皮細胞腫脹重疊部分消失，很多大分子物質可隨血漿濾液滲出毛細血管，這會破壞腦組織內環(huán)境的穩(wěn)定，造成嚴重后果。
發(fā)現(xiàn)
20世紀初發(fā)現(xiàn)，給動物靜脈注射苯丙胺后，此藥可以分布到全身的組織器官，唯獨腦組織沒有它的蹤跡。注射臺盼藍（錐蟲藍）涂料以后，全身組織都著色，而腦和脊髓則不著色。以后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)很多藥物和染料注入動物體后，都有類似的分布情況。這些事實都啟示人們想到有保護腦組織的“屏障”存在。向雞胚注入谷氨酸后，發(fā)現(xiàn)谷氨酸能迅速進入雞胚的腦組織，但在成年雞腦中則很難進入。初生兒腦毛細血管的通透性遠較成年人為高，得重癥黃疸后，膽汁色素很快透入中樞神經系統(tǒng)，并破壞基底神經節(jié)形成核黃疸。而在成人黃疸患者的中樞神經系統(tǒng)則不受膽汁色素的污染。以上事實說明血腦屏障結構功能的完善，是隨動物個體發(fā)育的完善而形成的。
正常功能
血腦屏障的顯微結構已如上述，包括無孔或少孔的內皮細胞、連續(xù)的基底膜和有疏松連結的星形膠質細胞血管周足組成的斷續(xù)膜，它們構成血腦屏障控制血漿各種溶質選擇性的通透，有的學者把它叫關門或安全瓣，把有害物質拒之腦組織之外使它不能逸出腦毛細血管，比較形象地說明了血腦屏障的正常功能。但是三種成分在完成正常功能時哪個起主要作用則有不同觀點。日本藥理學家中井健五認為：“屏障中起主要作用的是星形膠質細胞，內皮細胞在一定程度上也起重要作用”。按顯微結構來看，腦毛細血管周足包圍血管面積不過85%左右，還有相當大裸露部分可供有害物質的滲出，顯然這種說法是有缺陷的。
屏障部位
決定因素
◆物質的脂溶性
血中溶質必須通過腦毛細血管的內皮細胞才能到腦組織，而內皮細胞膜是以類脂為基架的雙分子層的膜結構，具有親脂性，脂溶性物質容易通過。因此血中溶質的脂溶性高低決定其通過屏障的難易和快慢。脂溶性越高的溶質通過屏障進入腦組織的速度也越快。根據(jù)這一規(guī)律可將某些中樞神經系統(tǒng)藥物加以改造，使之更容易進入腦組織以便更快發(fā)揮藥物的效果。例如，巴比妥是一種中樞麻醉藥但其親脂性弱，故進入腦組織很慢，但如改造成苯巴比妥，由于具有較強的親脂性，故能更容易通過血腦屏障進入腦組織，很快發(fā)揮其催眠麻醉效應。又如嗎啡改造成二乙酰嗎啡就比較容易通過親脂性內皮細胞膜到達腦組織更快發(fā)揮其鎮(zhèn)痛作用。類胡蘿卜素是一種脂溶性的色素，但是類胡蘿卜素家族中只有蝦青素是唯一能通過血腦屏障的物質。
◆物質的親水性
不論帶正電荷或負電荷的溶質，溶于水時即與水分子的氧原子形成氫鍵，溶質所帶電荷越多形成氫鍵的能力越強，水溶性也越強，通過血腦屏障的能力也越差。但是水本身和葡萄糖等溶質因分子量很小，可通過內皮細胞和星形膠質細胞的連接部入腦。腎上腺素和去甲腎上腺素由于水溶性強而且羥基多，很難通過屏障入腦。氨基酸能通過血腦屏障，但胺則很難。
◆與血漿蛋白的結合程度
血漿中許多化合物是與血漿蛋白結合的。小分子化合物如激素，與血漿蛋白質結合后就不容易透過血腦屏障，因此無從發(fā)揮其生理效應；必須待其游離以后才能通過屏障發(fā)揮其效應。例如甲狀腺素，在血漿中有99%以上與血漿蛋白結合，游離的不到1%；腦脊液中甲狀腺素含量較低，但與血漿中游離的甲狀腺素含量相近，故仍能滿足生理的需要。游離的甲狀腺素很容易進入腦組織間液。任何能阻止甲狀腺素與血漿蛋白結合的藥物，都可以增加血漿中游離的甲狀腺素，增加通過屏障的劑量。
◆載體運轉系統(tǒng)
病理變化
中樞神經系統(tǒng)疾病常引起血腦屏障結構和功能的劇烈變化。如前已提及的新生兒核黃疸和血管性腦水腫，使腦毛細血管內皮細胞間緊密連接開放，屏障的通透性顯著提高以致血漿白蛋白（分子量為69000）這樣的大分子物質都可通過屏障。嚴重腦損傷導致血腦屏障的嚴重破壞，使血清蛋白也可通過屏障進入腦組織。隨損傷的修復，大分子物入腦首先停止。完全恢復后小分子物交換加快現(xiàn)象也會消失，此時血腦屏障功能已經正常。電離輻射、激光和超聲波都可使血腦屏障的通透性增加。
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