脑脊液和它的生理

2. CSF的生成
脑脊液主要由脉络丛产生，像叶子一样突入脑室的 腔中。脉络丛的总质量仅为2 g，但它们产生大量 的CSF，每天分泌400 -600毫升。
来自脉络膜以外的细胞外液和大脑毛细血管仅分泌 产生少量的CSF。
2. CSF的生成
脉络丛的功能单位是一簇的有孔毛细血管网，它被 单层的上皮细胞延续形成的室管膜所包绕。压力梯 度将水和溶质沿压力梯度穿过毛细血管的开孔，从 血液中到达上皮细胞。然而，CSF不仅仅是一种超 滤液，而是通过自主神经系统和多巴胺，5-羟色胺 和加压素等配体来严格控制地、通过上皮细胞的溶 质的主动转运。相邻的上皮细胞通过紧密连接相互 连接，以防止分子通过细胞间隙进入CSF。
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。
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。这种屏障作用中，基底膜和血管周足膜只起辅助作用。
3. 脑脊液循环
CSF充满脑室和蛛网膜下腔。通常为150-250毫升 ，约25％在脑室内ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ75％在蛛网膜下腔。
分泌到侧脑室的脑脊液通过室间孔到第三脑室，通 过大脑导水管进入第四脑室。并经第四脑室的外侧 孔和正中孔流入枕大池。在此处，路径分开，CSF 可以在头部的头侧流入颅内蛛网膜下腔或尾侧流入 脊髓蛛网膜下腔中循环。
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。
屏障部位
脑脊液和它的生理
Cerebrospinal fluid and its physiology
解放军第九四医院 神经外科 熊鹏举
1. 脑脊髓液（CSF）
脑脊髓液（CSF）是一种透明，无色的液体，充满 大脑的脑室、颅内和脊髓蛛网膜下腔。
除了为大脑提供流体的机械支持之外，它还在维持 神经元代谢活动中发挥重要作用。
7. CSF的压力
CSF压力的持续增加可能会超过补偿机制，发生脑积水（表2）。如果 CSF压升高，但（脑脊液）进入蛛网膜下腔保持不变（原文：remains patent），则会发生交通性脑积水。脑室外排系统发生阻塞可引起阻塞 性脑积水。
发现BBB
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。
➢ 内皮细胞还被一层连续不断的基膜包围着。
➢ 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。
决定因素2：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 的能力越强，水溶性也越强，通过血脑屏障的能力 也越差。但是水本身和葡萄糖等溶质因分子量很小 ，可通过内皮细胞和星形胶质细胞的连接部入脑。 肾上腺素和去甲肾上腺素由于水溶性强而且羟基多 ，很难通过屏障入脑。氨基酸能通过血脑屏障，但 胺则很难。
决定因素3：与血浆蛋白的结合程度
血浆中许多化合物是与血浆蛋白结合的。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。例如甲状腺素，在 血浆中有99%以上与血浆蛋白结合，游离的不到 1%；脑脊液中甲状腺素含量较低，但与血浆中游 离的甲状腺素含量相近，故仍能满足生理的需要。 游离的甲状腺素很容易进入脑组织间液。任何能阻 止甲状腺素与血浆蛋白结合的药物，都可以增加血 浆中游离的甲状腺素，增加通过屏障的剂量。
4. CSF再吸收
脑脊液由蛛网膜颗粒重新吸收到静脉流出系统。这些是通过硬 脑膜辐射状深入到静脉窦或硬膜外静脉丛的内腔中的小的，内 皮衬里的蛛网膜结节。跨蛛网膜颗粒的小压力梯度是脑脊液引 流所必须的，且再吸收率随着ICP的增加而增加。如果静脉压 超过CSF压力，则不会出现反向流动，血液不能进入蛛网膜下 腔。
5. CSF的功能
大脑中没有淋巴系统，CSF循环使得间质液和蛋白 质回流至（血液）循环中。CSF也渗入实质中，并 将废物通过细胞间隙冲洗到体循环中。在衰老的过 程中，CSF周转减少可能与大脑中代谢产物的积累 有关。
在脑损伤或感染中，白细胞穿过脉络丛并在脑脊液 中积聚。
6. CSF的组成
所述CSF是通过血脑屏障中分离出来的血浆。这样就可以 维持二者之间组成的显著差异（表1）。CSF中的蛋白质 含量是非常低的，这限制了它的酸碱缓冲能力。因此，与 血浆相比，pCO2很小变化就会引起CSF更大的pH变化。
另外的蛛网膜下腔吸收途径，CSF可以流经颅神经鞘和脊髓神 经鞘，筛板和脑动脉外膜排入淋巴系统。在病理性静脉压升高 时，可能通过第三个单独的途径排出CSF。
5. CSF的功能
大脑浸泡在CSF中几乎是悬浮的，尽管它不会漂浮 ，但有效地将大脑的重量降低到大约50g。这会最 大限度地减少剪切力以保护大脑免受加速伤和钝伤 的影响。
血脑屏障（Blood Brain Barrier,BBB）
血脑屏障（Blood Brain Barrier,BBB）由脑毛细血 管内皮细胞（BMECs）、基底膜和胶质细胞轴突 构成。其中起主要作用的是BMECs，它的功能形 态特征包括：胞浆厚度一致，少“窗”，几乎没有 胞饮泡，细胞间紧密连接，具有抗电性，细胞内含 有丰富的酶系统及大量线粒体，但缺乏收缩蛋白， 从而构筑起BBB的机械性屏障和酶屏障。
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决定因素4：载体运转系统
脑毛细血管内皮细胞有多种载体蛋白，能将血中物 质运出内皮细胞。载体蛋白有较高的选择性，一对 一的，例如葡萄糖是脑组织代谢的主要能源，本来 通过血脑屏障较慢，但借葡萄糖载体可以很快通过 血脑屏障及时满足脑代谢需要。已经肯定的载体有 ：己糖载体、中性氨基酸载体、碱性氨基酸载体和 短链的单羧基酸载体，它们都有利于合适转运物质 顺利通过血脑屏障。
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。
镜下染色图
血脑屏障的临床意义
① BBB允许葡萄糖、必须氨基酸、H2O以及CO2等 小分子物质自由通过，以适应脑代谢需要。
② BBB可阻碍分子量大于200的水溶性、解离型物质 通过，包括大多数化疗药和生物制剂，对维持脑 内环境的稳定起着极其重要的作用。
血脑屏障是血-脑、血-脑脊液和脑脊液-脑三种屏障 的总称。
结构特征
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：
➢ 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。
7. CSF的压力
CSF的压力定义为水平位置的ICP，是分泌，吸收 和阻力之间动态作用的结果。正常的CSF压力为10 -15 mmHg，并伴随心脏和呼吸周期的脉动。压力 也因静脉压，脑活动和姿势而异。CSF压力也可以 在病理上高或低。
Monroe Kellie假说称颅内的内容物（脑，脑脊液和 颅内血容量）的容积总和是不变的。如果一个容积 的增加不能通过其他一个或两个容积的减少来补偿 ，那么ICP将会上升。脑脊液约占颅内容积的10％ ，因此对ICP具有重要影响。
5. CSF的功能
CSF的高流转所需的能量消耗表明CSF除了其机械 性能之外还具有重要的代谢作用。营养底物如葡萄 糖和氨基酸等通常直接通过血脑屏障（BBB）直接 进入血液，但一些微量营养素如叶酸和维生素C无 法弥散通过BBB。这些底物从血液转运到脑脊液中 ，然后扩散到间质，再被脑细胞吸收。CSF也是许 多激素的重要运输介质。例如，甲状腺激素不能自 由地穿过BBB而是转运到CSF中。其他激素如胰岛 素样生长因子-2（IGF2）直接在脉络丛中合成并分 泌到CSF中。
③ BBB尚存在外排系统，如ATP依赖性的药物外排 泵P-糖蛋白（P-gp）和多药耐药相关蛋白（MRP ），可限制脂溶性药物在脑内分布。
血脑屏障的临床意义
④ 在颅内炎症状态下BBB通透性增加，某些药物可通 过BBB，如抗生素进入CNS治疗颅内感染。
⑤ 甘露醇不能透过完整BBB是临床上使用甘露醇提高 血浆渗透压脱脑内水分，降低颅内压的原理。当由 于创伤、炎症和缺血缺氧时，BBB遭到破坏，此时 甘露醇进入脑间质内，增加了脑细胞外液的渗透压 ，反而加重脑水肿。
⑥ BBB通透性具有可调节性，某些药物或制剂可一过 性开放BBB，如组胺、甘露醇、缓激肽、Ca2+通 道拮抗剂等，在脑肿瘤化疗中具有重要意义。