血脑屏障
血脑屏障
发现
发现
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。
屏障部位
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，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。
血脑屏障的组成结构 -回复
血脑屏障的组成结构-回复血脑屏障（blood-brain barrier）是大脑和周围血液之间的一道重要屏障，可以保护大脑免受外界有害物质的侵害，并调节大脑内外物质的交换。
它起着维持大脑内环境相对稳定的关键作用。
血脑屏障的组成结构是由多个细胞和分子组成的复杂网络，其中包括血管内皮细胞、紧密连接蛋白、基底膜和心血管系统。
血脑屏障的主要组成结构是血管内皮细胞。
血管内皮细胞是大脑血管内壁的一层细胞，它们具有高度结构相似性和功能特异性。
血脑屏障在内皮细胞的幕布下构成，通过特殊的细胞间连接（如紧密连接和连接蛋白）和细胞内的特殊运输系统来控制物质的通过。
紧密连接是内皮细胞之间的特殊连接类型，通过它们，细胞间的物质无法通过空隙或间隙渗透到大脑组织。
同时，内皮细胞上的连接蛋白会增强细胞间的紧密度，进一步阻止外部有害物质的进入。
在血管内皮细胞下方，有一层名为基底膜的结构，它起着支持和保护细胞的作用。
基底膜由多种不同的组分构成，如胶原蛋白、纤维蛋白、蛋白多糖和粘多糖等。
基底膜通过其具有一定的电荷和孔隙结构，限制了许多大分子物质的通过。
血脑屏障的形成还依赖于心血管系统。
大脑与身体其他部分的血流是分开的，这是为了防止外部有害物质进入大脑。
血脑屏障通过三种途径与心血管系统联系起来，分别是脑室系统、脑血管系统和脑脊液系统。
脑室系统由四个脑室以及它们之间的通道组成，脑室内的脑脊液扮演着传递营养物质和废物的重要角色。
脑血管系统主要由由脉管组成，通过它们，血液中的营养物质和氧气可以送到大脑细胞，并带走废物和二氧化碳。
脑脊液系统则是一系列通道和腔隙，它们负责脑室系统和脑血管系统之间的物质交换。
此外，血脑屏障还包括其他细胞和分子，如星形胶质细胞、微胶质细胞、鞍上动静脉堤坝、来自免疫系统和炎症反应的细胞等。
这些细胞和分子能够进一步加强血脑屏障的功能，维持大脑内环境的稳定性。
综上所述，血脑屏障的组成是多种细胞和分子的复杂网络。
血管内皮细胞、紧密连接蛋白、基底膜和心血管系统是血脑屏障的主要组成结构。
常见的细胞膜屏障有哪些
常见的细胞膜屏障有哪些
细胞膜屏障是指细胞膜对药物和其他物质的选择性渗透和转运作用，常见的细胞膜屏障有以下几种：
血脑屏障：血脑屏障是指由脑毛细血管内皮细胞和神经胶质细胞所组成的屏障，具有高度的选择性渗透和转运作用。
血脑屏障可以防止外来物质进入脑组织，保护脑组织免受外界环境的影响，但同时也限制了药物在脑组织中的分布和效应。
肺泡屏障：肺泡屏障是指由肺泡上皮细胞和肺泡毛细血管内皮细胞所组成的屏障，具有高度的选择性渗透和转运作用。
肺泡屏障可以防止外来物质进入血液循环，保护机体免受外界环境的污染，但同时也限制了药物在肺组织中的分布和效应。
肠道屏障：肠道屏障是指由肠道上皮细胞和肠道黏膜屏障所组成的屏障，具有高度的选择性渗透和转运作用。
肠道屏障可以防止外来物质进入血液循环，同时也能对营养物质进行选择性的吸收和转运，但也限制了药物在肠道中的吸收和利用。
肝细胞膜屏障：肝细胞膜屏障是指由肝细胞膜所组成的屏障，具有高度的选择性渗透和转运作用。
肝细胞膜屏障可以对体内物质进行选择性的吸收、代谢和排泄，但也限制了药物在肝脏中的分布和代谢。
总之，细胞膜屏障是细胞膜对药物和其他物质的选择性渗透和转运作用，不同的细胞膜屏障对药物的吸收、分布、代谢和排泄等过程具有重要的影响。
了解细胞膜屏障的特点和作用，对药物的研发、选择和应用具有重要意义。
人体五类屏障简述
人体五类屏障简述人体中存在着一些屏障，在人体的免疫系统中发挥着至关重要的作用。
我们将在下文简要论述人体中血脑屏障，皮肤屏障，气血屏障，胎盘屏障，以及血-睾丸屏障的生理结构和功能，以期了解各屏障对用药的影响，并对用药做出指导。
血脑屏障血脑屏障是指脑毛细血管在大脑内以连续不断的阵列环节将神经元逐个包绕其中，由于构成脑毛细血管壁的内皮细胞本身无孔，而且较其他部位排列更加紧密，所以只有极少量的细胞，小分子物质可以通过血脑屏障进入脑组织。
因此血脑屏障有助于在维持脑组织正常生理活动的同时防止有害物质侵害脑神经，维持脑内环境相对稳定。
，物质透过血脑屏障主要有四条途径:1小分子经细胞间隙扩散。
2脂溶性分子融膜扩散。
3特异受体介导的吞饮。
4特异载体通道和酶系统的激活。
然而这只能允许极少数脂溶性小分子药物通过，为了达到使更多的药物通过血脑屏障的目的，我们可以：1直接鞘内/脑室内注射给药获得极高的药物浓度，但是这样造成感染的可能性增大了。
2鼻腔给药，这要可以通过几条入血通道绕过血脑屏障，但因为鼻粘膜的存在，该途径只允许高脂溶性，小分子量药物通过，而且对粘膜损伤大。
3通过高渗溶液的方式促进屏障暂时性开放，不过这样的开放为非选择性开放，有并发症的风险。
4利用载运蛋白介导。
5抑制外排系统。
皮肤屏障皮肤屏障由皮脂膜、角质层角蛋白、脂质三层共同组成。
被形象的成为“砖墙”结构或“三明治”皮肤屏障可以阻止水分向外扩散，并具有一定的抵御炎症的作用。
角质层内角质细胞细胞膜通过γ谷氨酰交叉连接相互交联，细胞与细胞间脂质形成致密的一层的非水溶性薄膜。
可抵御蛋白酶水解作用，是人体一良好渗透屏障。
由于皮肤结构和功能的特殊性，皮肤对大多数药物来讲是一道难以逾越的屏障。
理想的经皮吸收药物分子量大小一般小于400da。
常用一些方法提高药物经皮吸收率。
例如：1．渗透促进剂如果和药物复合使用可以破坏角质层脂质的排列、与细胞内蛋白质相互作用以破坏皮肤屏障从而改善药物的分配。
血脑屏障
发育的影响
新生儿血脑屏障发育不全，通透性较高。 正在迅速生长的脑组织对某些积，也可能是由于代谢物的高转换率所致。 人群中儿童期容易发生核黄疸、脑膜炎等中 枢神经系统感染
病理情况下血脑屏障通透性变化
•中枢神经系统疾病常引起血脑屏障结构和功能的 剧烈变化。如新生儿核黄疸河血管性脑水肿。使 脑毛细血管内皮细胞间紧密连接开放，屏障的通 透性显著提高以致血浆白蛋白(分子量69000)这样 的大分子物质都可通过屏障。 •严重脑损伤导致血脑屏障的严重破坏，使血清蛋 白也可通过屏障进入脑组织。 •电离辐射、激光和超声波都可使血脑屏障的通透 性增加
血脑屏障： 是血液与脑组织 间的一种特殊屏障，它主要 由脑毛细血管内皮细胞及其 间的紧密连接,毛细血管基底 膜及嵌入其中的周细胞和星 形胶质细胞等形成的胶质膜。
血--脑屏障电镜图
血--脑屏障模式图
主要结构--紧密连接
主要组成 1.跨膜蛋白 2.胞质附着蛋白
(紧密连接支持结构的基础)
3.细胞骨架蛋白
文献来源
胡宇飞老师的课件
/huyufei/2011.html 血脑屏障的研究进展 朱明启 综述, 赵宝东 审校 《生命的化学》2003 年23 卷3 期 跨越血脑屏障 2 0 0 8 年6 月中华中医药学刊第26卷 第6期 《医用生物化学》，人民卫生出版社，北京，1977。 W．F．Ganong，Review of Medical Physiology，10th ed.， Lange Medical Publications，California，1981． 陈兴洲, 陆兵勋, 石向群, 等1 大鼠大脑中动脉暂时性闭塞 后脑毛细血管内皮细胞凋亡[ J ] 1 中风与神经疾病杂志,1998 , 15 ( 4) : 195 – 1971
人体五类屏障简述
人体中存在着一些屏障，在人体的免疫系统中发挥着至关重要的作用。
我们将在下文简要论述人体中血脑屏障，皮肤屏障，气血屏障，胎盘屏障，以及血-睾丸屏障的生理结构和功能，以期了解各屏障对用药的影响，并对用药做出指导。
血脑屏障血脑屏障是指脑毛细血管在大脑内以连续不断的阵列环节将神经元逐个包绕其中，由于构成脑毛细血管壁的内皮细胞本身无孔，而且较其他部位排列更加紧密，所以只有极少量的细胞，小分子物质可以通过血脑屏障进入脑组织。
因此血脑屏障有助于在维持脑组织正常生理活动的同时防止有害物质侵害脑神经，维持脑内环境相对稳定。
，物质透过血脑屏障主要有四条途径:1小分子经细胞间隙扩散。
2脂溶性分子融膜扩散。
3特异受体介导的吞饮。
4特异载体通道和酶系统的激活。
然而这只能允许极少数脂溶性小分子药物通过，为了达到使更多的药物通过血脑屏障的目的，我们可以：1直接鞘内/脑室内注射给药获得极高的药物浓度，但是这样造成感染的可能性增大了。
2鼻腔给药，这要可以通过几条入血通道绕过血脑屏障，但因为鼻粘膜的存在，该途径只允许高脂溶性，小分子量药物通过，而且对粘膜损伤大。
3通过高渗溶液的方式促进屏障暂时性开放，不过这样的开放为非选择性开放，有并发症的风险。
4利用载运蛋白介导。
5抑制外排系统。
皮肤屏障皮肤屏障由皮脂膜、角质层角蛋白、脂质三层共同组成。
被形象的成为“砖墙”结构或“三明治”皮肤屏障可以阻止水分向外扩散，并具有一定的抵御炎症的作用。
角质层内角质细胞细胞膜通过γ谷氨酰交叉连接相互交联，细胞与细胞间脂质形成致密的一层的非水溶性薄膜。
可抵御蛋白酶水解作用，是人体一良好渗透屏障。
由于皮肤结构和功能的特殊性，皮肤对大多数药物来讲是一道难以逾越的屏障。
理想的经皮吸收药物分子量大小一般小于400da。
常用一些方法提高药物经皮吸收率。
例如：1．渗透促进剂如果和药物复合使用可以破坏角质层脂质的排列、与细胞内蛋白质相互作用以破坏皮肤屏障从而改善药物的分配。
血脑屏障 疾病 综述
血脑屏障疾病综述1. 引言血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）是一种位于血管内脑组织间的特殊结构，能够限制大部分物质从血液进入脑组织。
BBB的功能异常与多种疾病的发生和发展密切相关，本文将对血脑屏障疾病进行综述。
2. 血脑屏障的结构和功能BBB主要由脑微血管内皮细胞和周围星形细胞形成。
这些细胞通过紧密连接和特殊的转运通道，形成了一个高度选择性的屏障，阻止大部分物质通过。
BBB的主要功能包括：限制有害物质进入脑组织、维持脑内环境的稳定、调节脑内物质的交换等。
3. 血脑屏障疾病的分类血脑屏障疾病可以分为两类：先天性疾病和后天性疾病。
3.1 先天性疾病先天性疾病是由基因突变或遗传缺陷引起的。
其中最常见的先天性疾病是先天性血脑屏障缺陷综合征（congenital blood-brain barrier deficiency syndrome）。
这种疾病导致BBB的形成和功能发生异常，使得大量有害物质进入脑组织，引发神经系统发育异常和认知障碍等问题。
3.2 后天性疾病后天性疾病是由各种病理因素引起的，包括感染、炎症、肿瘤、创伤等。
这些因素可以破坏BBB的结构和功能，导致血液中的毒素、炎性细胞和癌细胞进入脑组织，引发各种神经系统疾病，如脑炎、脑肿瘤等。
4. 血脑屏障疾病的病理机制血脑屏障疾病的发生和发展与多种病理机制密切相关。
4.1 炎症反应炎症反应是血脑屏障疾病最常见的病理机制之一。
炎症反应可以导致血管扩张、血管通透性增加，从而破坏BBB的完整性。
4.2 氧化应激氧化应激是一种细胞内氧化还原失衡的状态，可以导致BBB的损伤。
氧化应激可以引起BBB内皮细胞的凋亡和氧化损伤，从而破坏屏障功能。
4.3 肿瘤侵袭肿瘤细胞具有侵袭性，可以破坏BBB的结构，进入脑组织并形成脑转移瘤。
这种侵袭性使得肿瘤细胞可以通过血液进入脑内，并对脑组织造成损伤。
5. 血脑屏障疾病的临床表现和诊断血脑屏障疾病的临床表现多样，取决于病因和病理过程。
人体屏障(血脑屏障、胎盘屏障、血气屏障等)
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，是由无窗孔的毛细血管内皮细胞及细胞间紧密连接、基底膜、周细胞、星形胶质细胞足突和极狭小的细胞外隙共同组成的一个细胞复合体,是存在于脑和脊髓内的毛细血管与神经组织之间的对物质通过有选择性阻碍作用的一个动态的调节界面。
结构特点为脑毛细血管内皮细胞间相互连接紧密，缺少一般毛细血管所具有的孔；毛细血管内皮细胞被连续的基底膜所包围；毛细血管壁外表面积的85%都被神经胶质细胞的终足所包绕。
功能是：避免脑受到化学传导物质的影响；阻止某些物质（多半是有害的）由血液进入脑组织；使脑不受到病菌的感染；将脑内神经递质代谢产物、硫酸吲哚酚及药物运出到血液循环,维持脑内环境的稳定。
胎盘屏障是胎盘绒毛组织与子宫血窦间的屏障。
早期胎盘膜由合体滋养层、细胞滋养层和基膜、薄层绒毛结缔组织及毛细血管内皮和基膜组成。
妊娠4个月后，由于细胞滋养层在许多部位消失以及合体滋养层在一些部位仅为一薄层胞质，故胎盘膜变薄，胎血与母血间仅隔以绒毛毛细血管内皮和薄层合体滋养层及两者的基膜，更有利于胎血与母血间的物质交换。
胎盘屏障可以使正常妊娠期间母血与子血分开，互不干扰，阻止母体血中的某些有害物质进入胎儿血液循环，同时又保证胎儿所需营养物质的转运和代谢产物的排出。
气-血屏障是肺泡与血液之间进行气体交换所通过的结构，包括肺泡表面液体层、Ⅰ型肺泡细胞及其基膜、薄层结缔组织、毛细血管基膜及内皮。
气-血屏障很薄，有利于气体交换，防止血管内大分子物质和细胞随意逸出血管；减少组织液进入血管，防止肺水肿的发生。
皮肤屏障广义包括物理屏障、色素屏障、神经屏障、免疫屏障等。
狭义主要指物理性屏障。
物理屏障主要由角化包膜和脂质膜、中间丝聚合蛋白、角蛋自、角化桥粒、板层小体和角质层角质形成细胞间质、紧密连接等组成。
功能是对外抵抗抗原物质、微生物、日光等的侵袭，对内防止体内营养物质、水分的丢失．使皮肤维持正常的生理功能，预防某些皮肤病的发生。
血脑屏障
血脑屏障的概念
血脑屏障是指脑毛细血管阻止某些物质（多 半是有害的）由血液进入脑组织的结构。
生物学意义 中枢神经的神经元在正常活动时，需要有一 个非常稳定的内环境
血脑屏障的基本结构
血脑屏障的基本结构特点包括： （1）毛细血管内皮细胞之间的紧
密连接； （2）毛细血管基膜致密； （3）毛细血管基膜外有星形胶质
影响血脑屏障功能的因素
高渗溶液 高温 冷冻 肿瘤 年龄
病理情况下血脑屏障的变化
中枢神经系统疾病常引起血脑屏障结构和功能 的剧烈变化。
如新生儿核黄疸和血管性脑水肿，使脑毛细血 管内皮细胞间紧密连接开放，屏障的通透性显 著提高以致血浆白蛋白（分子量为69000）这样 的大分子物质都可通过屏障。
血脑屏障
血脑屏障
血脑屏障的概念和发现 血脑屏障的基本结构 决定血脑屏障通透性的因素
血脑屏障的发现
20世纪初 注射苯丙胺
这些事实都启示人们想到有保护脑组织的“屏 障”存在
血脑屏障最初是一个解剖概念。它主要具有防御 功能，使大脑有用的营养物质和代谢产物可以自 由通过，并防止外界有害物质进人大脑，因此叫 血脑屏障。
很好a
氯霉素、甲硝唑、磺胺嘧啶、TMP-SMZ、异烟肼、氟康唑、伏立康唑
好b
青霉素类：青霉素G、氨苄西林、美洛西林、哌拉西林、替卡西林 头孢菌素类：头孢呋辛、头孢他啶、头孢噻肟、头孢曲松、头孢唑肟、头孢吡肟、头孢匹胺 喹诺酮类：氟喹诺酮类，如环丙沙星、左氧氟沙星、依诺沙星、加替沙星、莫西沙星
其他：氨曲南、亚胺培南、帕尼培南、舒巴坦、克拉维酸、利福平
小分子化合物如激素，与血浆蛋白质结合后就 不容易透过血脑屏障，因此无从发挥其生理效 应，必须待其游离以后才能通过屏障发挥其效 应。
新型超声突破血脑屏障，药物可直达大脑
新闻眼前沿（本刊综合）人的大脑中有数百亿个神经元在维持着人体的正常运作，然而这些神经元非常脆弱，需要一个非常稳定的内环境。
血脑屏障是一个处于大脑和血液之间的保护系统，它可以阻止许多物质从血液进入脑组织，从而阻止大多数病原体以及有毒物质进入大脑，并维持稳定的脑内环境。
不过，血脑屏障也给脑内疾病的治疗带来了难题。
因为它在有效阻止有害物质进入大脑的同时也阻止了大部分药物进入大脑，这对于需要靶向大脑的药物治疗，如神经退行性疾病（如阿尔茨海默病和帕金森病）和脑内肿瘤的治疗构成了巨大的挑战。
因此，如何穿透血脑屏障、将诊断或治疗性化合物递送到大脑，被公认为是神经系统疾病治疗中最主要的技术障碍。
近日，美国芝加哥西北医科大学的科学家在《柳叶刀·肿瘤学》上报告了一项关于脑胶质瘤的1期临床研究，他们使用了一种新型颅骨植入式超声设备（全称是低强度脉冲超声波伴随静脉注射微球），证实了超声辅助微泡技术可以打开血脑屏障，让静脉输注的化疗药物进入癌变区，而且血脑屏障会在停止超声波后的1小时后恢复。
研究者表示，替莫唑胺是现在可用于胶质母细胞瘤的化疗药物，它能够穿越血脑屏障，但治疗效果比较弱。
紫杉醇是一种强效化疗药物，但却无法穿越血脑屏障，如果将紫杉醇直接注射到患者的大脑中，又有可能会引发脑膜炎等毒副作用。
在此次研究中，参加试验的患者首先接受了肿瘤切除术和超声设备植入手术。
数周后，患者通过超声技术接受紫杉醇和卡铂这两种强效化疗药物联合治疗，每3周给药一次并逐渐递增紫杉醇剂量。
打开血脑屏障的超声程序约4分钟，可在患者清醒的情况下进行，患者在治疗几小时后即可回家，十分便利。
结果显示，通过超声打开血脑屏障导致大脑中紫杉醇、卡铂的浓度增加了大约4~6倍。
这说明，利用新型颅骨植入式超声设备打开血脑屏障能够让化疗药物安全、重复地渗透到大脑中。
领衔研究者、美国西北大学神经外科副教授Adam Sonabend 博士表示：“虽然这项试验在脑癌患者中开展，但这项研究为患有各种脑部疾病的数百万患者打开了全新的治疗大门。
《血脑屏障》课件
维持内环境稳定
总结词
血脑屏障能够调节大脑与血液之间的离子、水分和营养物质的交换，维持大脑内部环境 的稳定。
详细描述
血脑屏障能够控制离子和水分的进出，维持大脑内部的渗透压平衡。同时，它还能够调 节营养物质的运输，保证大脑获得足够的能量和营养物质。在病理状态下，血脑屏障的 调节功能可能会受到影响，导致大脑内部环境的紊乱。因此，保持血脑屏障的正常结构
防止感染和炎症扩散
防止血液中的有害物质进入大脑，保 护大脑免受损伤。
保护大脑免受感染和炎症的侵害，维 持大脑健康。
调节大脑中的物质浓度
控制小分子物质和营养物质的进入， 维持大脑的正常功能。
02
血脑屏障的生理作用
物质运
总结词
血脑屏障能够选择性地进行物质运输，控制大脑与血液之间 的物质交换。
详细描述
功能
保护大脑免受血液中有害物质的侵害，维持大脑内部环境的相对稳定，保证大 脑的正常功能。
血脑屏障的结构
脑毛细血管内皮细胞
形成紧密连接，限制物质通过 。
基膜
包围内皮细胞，提供结构支持 。
星形胶质细胞
环绕毛细血管，参与形成血脑 屏障。
神经胶质细胞
参与形成血脑屏障，调节物质 通过。
血脑屏障的重要性
维持大脑内部环境的稳定
人工膜模型
利用生物相容性材料制备人工膜，模拟血脑屏障的通透性、选择性 等特性。
血脑屏障的体内研究
动物模型
利用小鼠、大鼠等动物建立血脑屏障动物模型，通过观察药物在脑组织中的分布、浓度等指标，评估 药物的透过能力和治疗效果。
临床试验
在人体上进行药物试验，通过观察药物在脑组织中的浓度和分布，评估药物的透过能力和治疗效果。
血脑屏障研究及其相关应用
血脑屏障研究及其相关应用血脑屏障是保护大脑免受外界毒素和病毒侵袭的重要屏障。
它位于脑组织和血液之间，由一层由紧密细胞连接而成的膜组成。
这层膜具有高度的选择性，能够让必须进入脑内的营养物质通过，但对各种有害物质则进行拒绝。
血脑屏障作为一道坚实的屏障，能够保护脑部神经元和神经系统不受外界毒素的损害，但它同时也给众多医疗科技领域带来了很大的挑战。
研究人员需要战胜这个屏障，才能接近和治疗脑部疾病。
一些脑部疾病，例如脑癌、阿尔茨海默病等，疾病的治疗和诊断需要进入脑内。
但血脑屏障的严格防御策略，使得很难将外部医学剂量输送到脑内。
随着生物技术的发展，科研人员发现可以利用纳米粒子对脑部疾病进行精准的治疗，这给科研人员在研究血脑屏障方面提供了新的思路。
近年来，神经科学家和生物技术专家利用纳米技术研制出一种可穿越血脑屏障的纳米粒子。
这种纳米粒子可以通过屏障，将药物输送到脑内。
这种治疗方法的好处在于，患病脑部区域能够集中治疗，最大限度地减少副作用和创伤。
在神经科学领域，血脑屏障对于治疗许多神经退行性疾病具有重要作用。
比如，患有阿尔茨海默病的病人中，大脑细胞增加而血脑屏障含量减少。
血脑屏障研究的提升，让科学家能够通过治疗血脑屏障来对阿尔茨海默病进行有效治疗。
利用单个抗体可以清除类似于突触相互作用的损伤物质，这将促进神经元再生和细胞活力。
更进一步地说，通过深入理解血脑屏障的生理特性，科学家可以探索如何阻止血液中的粘附分子与脑部微血管壁细胞的结合，动态控制，减缓创伤的速度并帮助更新血脑屏障。
值得注意的是，血脑屏障除了在神经科学领域有重要作用，还与药物的代谢和药物跨膜输送有密切关系。
了解血脑屏障的生理特性可以更好地设计、开发和改进药物形式和传递系统，并减少不良反应和治疗失败率。
总之，了解血脑屏障的生理特性和研究其相关应用具有重要的意义。
这对于治疗神经系统疾病和开发更有效的药物治疗方案具有重要意义，使得科学家们可以与恶性肿瘤、阿尔茨海默病等重大疾病做斗争。
血-脑屏障(中英双语解读生理、功能与临床意义)
血-脑屏障目录血-脑屏障 (1)一、概述： (1)二、解剖结构： (2)三、血-脑屏障的生理机能： (3)四、血-脑屏障的功能： (3)五、改变血-脑屏障通透性的临床意义： (4)血-脑屏障：早在1885年有人发现，静脉注射苯胺染料后，全身组织均被染色，但脑却不染色，以后的研究表明许多药物和物质都不易从血液中进入脑实质中去，这种现象称为血—脑屏障。
一、概述：学术界认为血脑屏障是由两层膜和其间的细胞浆所构成。
系脑屏障的组成部分之一。
脑、脊髓各毛细血管壁的相邻内皮细胞间以牢固的结合方式彼此相连，这样可以阻止某些有害成分进入脑组织内，以利于脑、脊髓的物质代谢。
由于有屏障作用，故名。
某些感染性疾病、中毒等可破坏血-脑的屏障作用，而造成脑损害，出现相应的临床表现。
血-脑屏障：是血液与脑组织之间的屏障，可限制物质在血液和脑组织之间的自由交换。
可防止有害物质进入脑组织，对脑、脊髓起到保护作用。
毛细血管的内皮、基底膜和星状胶质细胞的血管周足等，可能就是血脑屏障的形态学基础。
二、解剖结构：血-脑屏障一种特殊的解剖结构，一般认为由软脑膜、脉络丛、脑血管和星状胶质组织所组成。
它能防止毒素及其他有害物质进入脑内损害神经细胞，同时又能保证输送脑代谢所需物质的进入和代谢产物的排出，使内环境相对稳定，以维持神经细胞的正常功能。
血-脑屏障：是隔开血液和脑组织、脑脊液的解剖功能结构。
实质上它是指血液与脑细胞、血液与脑脊液及脑脊液与脑细胞之间的三个屏障。
血脑屏障的生理、解剖基础：一是中枢神经系统的毛细血管内皮细胞间连接比较紧密、细胞之间仅有少数或没有微孔，二是比其他部位毛细血管壁多一层星形胶质细胞，三是间质液中蛋白质含量比其他部位少。
这些特征使其具有半透膜性质，因而营养物质可以通过血脑屏障，代谢产物亦可由脑细胞转移到血液中去。
外源化学物较少进入脑组织，对中枢神经系统起保护作用。
化学物质的进入与其脂/水分配系数、蛋白质结合率、解离度有关。
人体屏障(血脑屏障、胎盘屏障、血气屏障等)
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，是由无窗孔的毛细血管内皮细胞及细胞间紧密连接、基底膜、周细胞、星形胶质细胞足突和极狭小的细胞外隙共同组成的一个细胞复合体,是存在于脑和脊髓内的毛细血管与神经组织之间的对物质通过有选择性阻碍作用的一个动态的调节界面。
结构特点为脑毛细血管内皮细胞间相互连接紧密，缺少一般毛细血管所具有的孔；毛细血管内皮细胞被连续的基底膜所包围；毛细血管壁外表面积的85%都被神经胶质细胞的终足所包绕。
功能是：避免脑受到化学传导物质的影响；阻止某些物质（多半是有害的）由血液进入脑组织；使脑不受到病菌的感染；将脑内神经递质代谢产物、硫酸吲哚酚及药物运出到血液循环,维持脑内环境的稳定。
胎盘屏障是胎盘绒毛组织与子宫血窦间的屏障。
早期胎盘膜由合体滋养层、细胞滋养层和基膜、薄层绒毛结缔组织及毛细血管内皮和基膜组成。
妊娠4个月后，由于细胞滋养层在许多部位消失以及合体滋养层在一些部位仅为一薄层胞质，故胎盘膜变薄，胎血与母血间仅隔以绒毛毛细血管内皮和薄层合体滋养层及两者的基膜，更有利于胎血与母血间的物质交换。
胎盘屏障可以使正常妊娠期间母血与子血分开，互不干扰，阻止母体血中的某些有害物质进入胎儿血液循环，同时又保证胎儿所需营养物质的转运和代谢产物的排出。
气-血屏障是肺泡与血液之间进行气体交换所通过的结构，包括肺泡表面液体层、Ⅰ型肺泡细胞及其基膜、薄层结缔组织、毛细血管基膜及内皮。
气-血屏障很薄，有利于气体交换，防止血管内大分子物质和细胞随意逸出血管；减少组织液进入血管，防止肺水肿的发生。
皮肤屏障广义包括物理屏障、色素屏障、神经屏障、免疫屏障等。
狭义主要指物理性屏障。
物理屏障主要由角化包膜和脂质膜、中间丝聚合蛋白、角蛋自、角化桥粒、板层小体和角质层角质形成细胞间质、紧密连接等组成。
功能是对外抵抗抗原物质、微生物、日光等的侵袭，对内防止体内营养物质、水分的丢失．使皮肤维持正常的生理功能，预防某些皮肤病的发生。
血脑屏障实验报告分析
一、实验背景血脑屏障（Blood-Brain Barrier，BBB）是位于脑毛细血管与脑组织之间的生理屏障，具有选择性地允许某些物质进入脑组织，阻止有害物质和病原体进入大脑的功能。
血脑屏障对于维持大脑内环境的稳定、保护大脑免受外界有害物质的侵害具有重要意义。
本实验旨在通过体外实验方法，研究血脑屏障的通透性，并分析不同因素对血脑屏障通透性的影响。
二、实验目的1. 观察血脑屏障的通透性；2. 分析不同因素（如药物、病理状态等）对血脑屏障通透性的影响；3. 探讨血脑屏障在疾病发生发展中的作用。
三、实验材料与方法1. 实验材料- 脑毛细血管内皮细胞（如人脑微血管内皮细胞HMEC-1）- 脑组织细胞（如大鼠神经胶质细胞）- 实验试剂：药物、病理生理因子、细胞培养试剂等- 实验仪器：细胞培养箱、细胞计数器、酶标仪、显微镜等2. 实验方法（1）细胞培养：将脑毛细血管内皮细胞和脑组织细胞分别培养于合适的培养基中，并保持适宜的细胞密度。
（2）血脑屏障模型构建：将脑毛细血管内皮细胞铺于培养皿上，形成单层细胞，然后在细胞层上方培养脑组织细胞，构建血脑屏障模型。
（3）药物处理：将不同药物或病理生理因子作用于血脑屏障模型，观察其对血脑屏障通透性的影响。
（4）通透性检测：采用酶联免疫吸附法（ELISA）或荧光标记法等方法检测药物或病理生理因子对血脑屏障通透性的影响。
（5）形态学观察：采用显微镜观察血脑屏障模型的形态学变化，分析药物或病理生理因子对血脑屏障的影响。
四、实验结果与分析1. 血脑屏障通透性检测实验结果显示，正常情况下，血脑屏障对某些物质的通透性较低，如葡萄糖、氨基酸等营养物质可以通过，而某些有害物质（如苯、毒素等）则难以通过。
2. 药物对血脑屏障通透性的影响实验结果表明，某些药物（如抗生素、激素等）可以增加血脑屏障的通透性，使有害物质更容易进入脑组织。
例如，抗生素如万古霉素可以增加血脑屏障的通透性，从而提高抗生素在脑组织中的浓度，增强其治疗效果。
血脑屏障与药物递送
血脑屏障与药物递送第一章：概述血脑屏障是脑和血液之间的重要屏障，它能够有效地阻止外界物质进入脑内，同时也能够防止脑内的物质逸出。
由于其高度的选择性通透性和严格的限制通道，给神经系统的解剖和生理特征带来了良好的特性。
而药物递送则是一种为了治疗神经系统疾病而经常使用的手段，因此研究血脑屏障对药物递送的影响，对于治疗神经系统疾病有着重要的意义。
第二章：血脑屏障的结构与功能1. 血脑屏障的结构: 血脑屏障主要由三部分构成，即内皮细胞、基底膜和周围的星型胶质细胞。
其中，内皮细胞的主要作用是形成过滤器，而基底膜则是维持内皮细胞的形状和功能，同时也是细胞外基质的主要组成部分。
星型胶质细胞则是最重要的细胞类型，它们的主要功能在于提供基质支持、限制亲水小分子离子的扩散、分泌胆固醇等。
2. 血脑屏障的功能: 血脑屏障的主要功能在于维护神经系统的内稳态和外稳态。
它能够阻止外界物质、细菌和病毒的进入，同时也能够防止内部的物质逸出，这样就保证了神经系统内部的稳定性。
血脑屏障还能够选择性地让一些营养物质进入脑内，例如葡萄糖和氧气等。
第三章：药物递送与血脑屏障的关系血脑屏障的存在给药物递送带来了很大的挑战，因为药物必须克服屏障，才能够到达目标区域。
以下是几种药物递送策略：1. 中枢神经系统导向性巨噬细胞: 这种策略的核心是将药物包装在特殊的纳米粒子中，并将其注入到动脉或静脉中。
这些粒子能够被周围的巨噬细胞吞噬，然后通过神经系统内的轴突移动到目标区域。
2. PEG化: 在药物分子表面或多巴胺缀合物表面修饰PEG链，以便药物可以在血液中通过血脑屏障。
PEG是可溶性的，因此能够帮助药物分子穿过血脑屏障。
3. 策略调整：开发能够充分利用血脑屏障通透性的新型药物。
例如，开发一种低分子量、高脂溶性和低药代谢的药物，这些药物可以很容易地通过血脑屏障进入脑内。
第四章：药物递送在神经系统疾病治疗中的应用许多神经系统疾病都需要药物治疗，如帕金森病、多发性硬化病、脑血管病和阿尔茨海默病等。
血脑屏障[严选材料]
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4.决定血脑屏障通透性的因素
• 物质的脂溶性 • 物质的亲水性 • 与血浆蛋白的结合程度 • 载体转运系统 • 发育的影响 ……
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5.血脑屏障各组分详解
血管腔面
a
内皮细胞
b
紧密连接
c
基膜
d
周细胞
e4
星星形形胶胶质质细细胞胞终终足足
Basement membrane Pericytes
End -feet of astrocytes
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中枢和外周毛细血管的差别
外周
CNS
内皮细胞
有窗孔、多小泡
无窗孔、缺乏小泡
内皮细胞连接
有间隙
紧密连接
周细胞
很少
有
基膜
无
胶质细胞
无
有 星形胶质细胞终足
内皮细胞含有的酶 无
类
内皮细胞是否能收 含收缩蛋白，对组织
物质交换非常丰富
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Following questions
毒素 H2O
药物
ATP
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4
How to protect?
BRAIN
BLOOD
BCB
CSF
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一、什么是血脑屏障
血脑屏障(blood-brain barrier, BBB)：在血液和脑之间，选择性 地阻止某些物质由血进入脑的屏 障。
—— Semin Immunopathol (2010)
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多发性硬化 (Multiple sclerosis)
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血脑屏障破坏与神经系统疾病
血脑屏障破坏与神经系统疾病绪论近年来，神经系统疾病的发病率不断增加，给人们的健康带来了严重威胁。
其中，血脑屏障的功能异常或破坏被认为是神经系统疾病发生和发展的关键因素之一。
本文将探讨血脑屏障与神经系统疾病之间的关系及其机制。
一、血脑屏障的作用与结构1. 血脑屏障的定义血脑屏障是由位于微血管内皮细胞间紧密连接形成的物理屏障，以及由星形胶质细胞和基底膜共同组成的化学和代谢屏障。
它能够限制某些物质自由进入中枢神经系统。
2. 血脑屏障的结构微血管内皮细胞具有紧密连接（tight junctions），通过这些连接形成一个连续完整且不透漏物质的阻挡层。
在内皮细胞外一侧存在具有支持和修复功能的基底膜。
此外，星形胶质细胞包围了微血管及其周围的神经元突起。
二、1. 炎症和神经系统疾病炎症反应是许多神经系统疾病的主要特征之一，它能够引起血脑屏障的损伤。
在慢性神经系统感染或免疫介导的自身免疫性脑炎中，白细胞和其他免疫细胞释放出大量促炎因子，导致血脑屏障通透性增加。
2. 神经变性与血脑屏障异常一些神经变性性疾病如阿尔茨海默氏（Alzheimer's）和帕金森氏（Parkinson's）等可能与血脑屏障功能异常有关。
动物实验表明，在这些疾病中，血脑屏障的通透性增加并导致某些有毒物质进入大脑区域，从而引发神经元损伤、失调和死亡。
3. 肿瘤和血脑屏障颠覆一些恶性肿瘤细胞能够突破和颠覆血脑屏障，从而直接侵入中枢神经系统。
这种肿瘤称为颅内原发性肿瘤。
它们的出现使得新陈代谢产物、药物和其他有毒物质进入大脑区域，引起神经系统功能紊乱和损伤。
三、血脑屏障破坏的机制1. 炎症染色素增加在免疫激活状态下，白细胞可以释放出多种促使内皮细胞间连接松弛的因子。
这些因子包括白细胞介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）。
它们能够抑制和破坏微血管内皮细胞紧密连接，导致血脑屏障通透性的增加。
2. 脂质氧化氧自由基产生于体内对抗压力时，在过量或缺乏抗氧化能力时会造成损伤。
血脑屏障
血脑屏障目录【隐藏】概述血脑屏障的结构血脑屏障现象的发现血脑屏障的正常功能屏障的部位决定血脑屏障通透性的因素病理情况下血脑屏障的变化blood brain barrier；B．B．B．概述血脑屏障是指脑毛细血管阻止某些物质（多半是有害的）由血液进入脑组织的结构。
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。
血脑屏障的结构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底膜包围着。
③基底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。
血脑屏障现象的发现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。
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Induction and maintenance of blood–brain barrier properties astrocytes Tight junction can be induced barrier induction involves multiple agents and cell types
These factors are not always an absolute indication
3.2 Solute carriers in the BBB
The barrier isolates the brain from many essential polar nutrients
the BBB endothelium must contain a number of specific solute carrier to supply the CNS with these substances. Most polar molecules cannot diffuse through cell membranes express SLCs in the cell membrane
The tight junctions TJs
and junctional adhesion molecules (JAMs)
In EAE and GBM selective of claudin-3 loss of BBB integrity permeability are associated with inflammatory events at the BBB
The junctional complexes
TJs
Ajs holding the cells together giving the tissue structural support disruption barrier disruption
a further complex of proteins (occludin and claudins)
1.3.1 Ion regulation
The BBB provide a combination of specific ion channels and transporters keeps the ionic composition optimal for synaptic signalling function Ca2+ Mg2+ and pH are actively regulated at the BBB and BCSFB
1.3.2 Neurotransmitters BBB helps to keep the central and peripheral transmitter pools separate and communicate with each other.
Glutamate released in an uncontrolled manner stroke considerable and permanent neurischemic otoxic/neuroexcitatory damage
1.3.3 Macromolecules
prevents macromolecules from entering the brain
Plasma proteins maging to nervous tissue lead to apoptosis
Neuroproteceive
a higher concentration in CSF than in plasma may be a protective measure against micro-leaks prevent allow plasma components to seep into the brain
BBB major site of blood–CNS exchange
ABSTRACT
blood–CSF barrier the arachnoid barrier
the physical barrier junctions
the endothelial tight
the transport barrier membrane transporters and vesicular mechanisms.
1.3.4 Neurotoxins The BBB shields the CNS from neurotoxic substances
*endogenous metabolites *Proteins *xenobiotics ingested in the diet or from the environment
• The tight junctions are responsible for the severe restriction of the paracellular diffusional pathway between the endothelial cells to ions and other polar solutes, and effectively block penetration of macromolecules
1. Introduction
1.1 Signalling in the central nervous system
Neurons Communication
chemical electrical signals local ioni
Barrier layers play a major role in this regulation
Neurobiology of Disease
Structure and function of the blood–brain barrier
2017.9.20
• Neural signalling requires a highly controlled microenvironment • Cells at three key interfaces form barriers
3.3 ATP-binding cassette transporters
a large number of solutes and drugs have a much lower CNS entry rate than might be expected from their logD
increasing the lipid solubility of a drug to make it more brain penetrant may sometimes be counterproductive increase the likelihood of the molecule becoming a substrate for ABC efflux transporters
1. Introduction
2. BBB tight junctions
3. Transport across the BBB 4. Development of the blood–brain
5. Blood–brain barrier in pathology
6. Blood–brain barrier regulation
lack claudin-5 a severely compromised and leaky blood–brain barrier die shortly after birth TJs is not solely related to the expression and presence of claudins and occludin ,but is also influenced by the way these proteins are organized and interact
induction by pericytes, neurons and cells of monocyte lineage has also been described
3. Transport across the BBB
3.1 Passive partitioning into brain
A wide range of lipid-soluble molecules can diffuse though the BBB and enter the brain passively.
1.3.5 Brain nutrition
The BBB has low passive permeability
essential watersoluble nutrients metabolites
Specific transport systems therefore are expressed in the BBB to ensure an adequate supply of these substances
astrocytic glial cells endfeet
The associated cells pericytes microglia
The embryonic development of the BBB, and changes in pathology
Any programme for drug discovery or delivery, to target or avoid the CNS, needs to consider the special features of the BBB.
Factors restrict the entry of compounds into theCNS
* polar surface area(PSA)
*rotatable bonds in the molecule and a molecular weight in excess of 450 Da * A high affinity of binding to plasma proteins with a low off-rate These factors are not always an absolute indication