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4、血脑屏障

blood brain barrier;血脑屏障是指脑毛细血管壁与神经胶质细胞形成的血浆与脑细胞之间的屏障和由脉络丛形成的血浆和脑脊液之间的屏障,这些屏障能够阻止某些物质(多半是有害的)由血液进入脑组织。血液中多种溶质从脑毛细血管进入脑组织,有难有易;有些很快通过,有些较慢,有些则完全不能通过,这种有选择性的通透现象使人们设想可能有限制溶质透过的某种结构存在,这种结构可使脑组织少受甚至不受循环血液中有害物质的损害,从而保持脑组织内环境的基本稳定,对维持中枢神经系统正常生理状态具有重要的生物学意义。介于血液和脑组织之间的对物质通过有选择性阻碍作用的动态界面,由脑的连续毛细血管内皮及其细胞间的紧密连接、完整的基膜、周细胞以及星形胶质细胞脚板围成的神经胶质膜构成,其中内皮是血脑屏障的主要结构。血脑屏障是血-脑、血-脑脊液和脑脊液-脑三种屏障的总称。与其他组织器官的毛细血管相比,脑毛细血管及其邻近地区在结构上确有一些明显的特点(正常情况下):①脑毛细血管缺少一般毛细血管所具有的孔,或者这些孔既少且小。内皮细胞彼此重叠覆盖,而且连接紧密,能有效地阻止大分子物质从内皮细胞连接处通过。②内皮细胞还被一层连续不断的基膜包围着。③基膜之外更有许多星形胶质细胞的血管周足(终足)把脑毛细血管约85%的表面包围起来。这就形成了脑毛细血管的多层膜性结构,构成了脑组织的防护性屏障。在病理情况下,如血管性脑水肿时,内皮细胞间的紧密粘合处开放,由于内皮细胞肿胀重叠部分消失,很多大分子物质可随血浆滤液渗出毛细血管,这会破坏脑组织内环境的稳定,造成严重后果。20世纪初发现,给动物静脉注射苯丙胺后,此药可以分布到全身的组织器官,唯独脑组织没有它的踪迹。注射台盼蓝(锥虫蓝)涂料以后,全身组织都着色,而脑和脊髓则不着色。以后陆续发现很多药物和染料注入动物体后,都有类似的分布情况。这些事实都启示人们想到有保护脑组织的“屏障”存在。向鸡胚注入谷氨酸后,发现谷氨酸能迅速进入鸡胚的脑组织,但在成年鸡脑中则很难进入。初生儿脑毛细血管的通透性远较成年人为高,得重症黄疸后,胆汁色素很快透入中枢神经系统,并破坏基底神经节形成核黄疸。而在成人黄疸患者的中枢神经系统则不受胆汁色素的污染。以上事实说明血脑屏障结构功能的完善,是随动物个体发育的完善而形成的。血脑屏障的显微结构已如上述,包括无孔或少孔的内皮细胞、连续的基底膜和有疏松连结的星形胶质细胞血管周足组成的断续膜,它们构成血脑屏障控制血浆各种溶质选择性的通透,有的学者把它叫关门或安全瓣,把有害物质拒之脑组织之外使它不能逸出脑毛细血管,比较形象地说明了血脑屏障的正常功能。但是三种成分在完成正常功能时哪个起主要作用则有不同观点。日本药理学家中井健五认为:“屏障中起主要作用的是星形胶质细胞,内皮细胞在一定程度上也起重要作用”。按显微结构来看,脑毛细血管周足包围血管面积不过85%左右,还有相当大裸露部分可供有害物质的渗出,显然这种说法是有缺陷的。行于蛛网膜下腔中的血管是中动脉和小动脉,而在大脑皮质内,只能见到微动脉、微静脉和毛细血管。当血管进入脑实质后,血管周围还有一个间隙,叫血管周围间隙,此间隙由软脑膜和血管外周的胶质膜构成。血-脑脊液屏障屏障部位根据电子显微镜和酶标记法的研究结果证明,脑毛细血管内皮细胞可能是屏障起主要作用的关键部位。其根据如下:①用分子量较小的辣根过氧化酶(一种蛋白质,分子量约40000,分子直径约500~600纳米)或其片段作为通透毛细血管壁的标记物,小分子量的辣根过氧化酶片段可以很快通过肌肉的毛细血管进入肌肉组织,但在脑毛细血管的这种酶片段则被阻于血管内而不能进入脑组织。在这种屏障作用中,基底膜和血管周足断续膜只起辅助作用。②脑毛细血管内皮细胞的胞饮作用微弱。因此,血管内皮细胞与脑组织间的物质交换也少。动物经电离辐射后其胞饮泡增多,血脑屏障的通透性也有所提高。◆物质的脂溶性血中溶质必须通过脑毛细血管的内皮细胞才能到脑组织,而内皮细胞膜是以类脂为基架的双分子层的膜结构,具有亲脂性,脂溶性物质容易通过。因此血中溶质的脂溶性高低决定其通过屏障的难易和快慢。脂溶性越高的溶质通过屏障进入脑组织的速度也越快。根据这一规律可将某些中枢神经系统药物加以改造,使之更容易进入脑组织以便更快发挥药物的效果。例如,巴比妥是一种中枢麻醉药但其亲脂性弱,故进入脑组织很慢,但如改造成苯巴比妥,由于具有较强的亲脂性,故能更容易通过血脑屏障进入脑组织,很快发挥其催眠麻醉效应。又如吗啡改造成二乙酰吗啡就比较容易通过亲脂性内皮细胞膜到达脑组织更快发挥其镇痛作用。类胡萝卜素是一种脂溶性的色素,但是类胡萝卜素家族中只有虾青素是唯一能通过血脑屏障的物质。◆物质的亲水性不论带正电荷或负电荷的溶质,溶于水时即与水分子的氧原子形成氢键,溶质所带电荷越多形成氢键的能力越

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