血脑屏障的研究进展

血脑屏障的研究进展
朱明启综述,赵宝东审校
(锦州医学院人体解剖学教研室,辽宁锦州121001)
=中图分类号>R32914=文献标识码>A=文章编号>1000-5161(2005)01-0053-04
血脑屏障(blood-brain barrier,BBB)的概念是1913年由E1E1Goldman正式提出的[1]。

直止20世纪60年代,应用电子显微镜才揭示了BBB的解剖学基础:BBB是一层连续覆盖在99%脑毛细血管腔表面的内皮细胞膜,细胞之间有紧密连接(tight junction,T J)[2],并认为T J是BBB的最主要的结构[3]。

近年的研究显示:BBB是一个复杂的细胞系统,它主要由内皮细胞(endothelial cell, EC)、EC的TJ、星形细胞(astrocyte)、周皮细胞(pericyte)和血管周围的小胶质细胞(perivascular microglia)以及基膜(basement membrane)等结构构成并维持了BBB的特殊功能,保持了中枢神经系统(CNS)内环境的稳定。

随着细胞生物学及分子生物学研究的深入,对BBB的结构和功能有了进一步的了解。

下面就人的BBB研究现状加以综述。

1紧密连接的分子构成和信号调节
111紧密连接的分子构成
人的BBB的紧密连接主要由跨膜蛋白和胞质附着蛋白两种成分组成,细胞骨架也是组成TJ的重要组成部分。

11111跨膜蛋白
1993年,Furuse等[4]分离出第一个T J跨膜蛋白,称为occluding。

序列分析发现occluding是一个分子量为60kD的蛋白质,其氨基端和C端均位于细胞内,细胞外部分跨膜四次,形成两个环状结构,每个环由45个氨基酸构成,第一个环状结构主要由甘氨酸和酪氨酸组成,是细胞间形成T J的主要部位。

occluding直接参与了脑微血管内皮细胞上的T J形成。

1998年Furuse等[5]又发现了两个新的完整的TJ跨膜分子:Clauding-1,Claud2ing-2。

Clauding是一个多基因家族,至今已发现超过20个成员。

Clauding在成纤维细胞上异位表达也诱导出类TJ结构,说明Clauding参与了TJ 的形成,但与TJ的器官特异性无关[6]。

与occlud2 ing相似,Clauding也具有两个环状结构,但其组成至今仍不清楚。

Clauding与occluding以二聚体形式存在,与相邻细胞的同型蛋白结合形成/绑鞋带0样结构,组成对合的封闭链,封闭细胞间隙。

1998年Martin-Padura等[7]发现了另一个跨膜蛋白)))连接粘附分子(J AM),属于免疫球蛋白家族成员。

几乎所有上皮、内皮细胞表面均有J AM,J AM高表达的细胞所形成的TJ并不表现出对可溶性示踪剂的扩散阻力增加,说明其功能主要是参与TJ渗透性的调节。

11112胞质附着蛋白
胞质附着蛋白是TJ支持结构的基础。

TJ蛋白ZO(zonula occludens prteins)是第一个被证实的TJ附着蛋白,属于MAGUK(membrane-associ2 ated guanylate kinase-like proteins)家族,主要包括ZO-1,ZO-2和ZO-3三个亚型,这一家族在胞质内有多个结合位点,ZO与occludin的C端及clauding相互作用,将跨膜蛋白和细胞骨架连接在一起,并能识别TJ位置及传递各类信号。

另一个胞质附着蛋白是扣带蛋白,是一种存在于TJ上的双股类肌球蛋白,形态类似豆芽,头端与跨膜蛋白相连接,尾端连接ZO蛋白,为附着蛋白和跨膜蛋白的连接提供支架[8]。

T J胞质附着蛋白还包括AF6,7H6等成分,TJ上的7H6抗原磷酸化蛋白对金属及大分子不通透,而且7H6对TJ的能量状态很敏感:ATP缺乏7H6能可逆的与TJ分离,而细胞间的ZO仍保持连接,细胞间通透性增高[9]。

11113细胞骨架蛋白
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锦州医学院学报
J Jinzhou Med College2005F eb1,26(1)
1作者简介2朱明启(1970-),男,山东省菏泽市人,在读硕士研究生,主要研究方向为神经解剖学。

细胞骨架蛋白主要由微丝构成,这种微丝将跨膜蛋白和胞质附着蛋白组成的连接复合物固定在细胞内,这对维持T J的稳定有重要作用[10]。

112紧密连接的信号调节
T J位于与Caveolin1相关的、富含胆固醇的胞膜上。

Caveolin1调节许多信号转导通道的活性,许多胞质信号分子聚集在TJ复合物上并参与信号级联反应以调控T J的形成和分解[11]。

11211Ca调节T J活性
Ca2+参与了各种细胞间连接的形成,并且对连接正常功能的维持起了重要作用[12]。

TJ对细胞外的Ca2+浓度十分敏感,将Caco-2上皮细胞放入无Ca2+的培液中培养,则很快出现T J完整性的破坏,而随着细胞外Ca2+浓度的增加,TJ的完整性得到改善。

研究发现,细胞外Ca2+浓度对TJ的影响与蛋白激酶A(PKA)和蛋白激酶C(PKC )信号通路有关,低钙对T J的影响可通过PKC的活化及PKA的抑制而得到改善。

与细胞外Ca2+相比,细胞内钙不改变ZO-1/肌动蛋白的相互作用,主要改变ZO-1/肌动蛋白的结合并改变oc2 cludin在细胞内的位置[11]。

11212胶质细胞对TJ的影响
在体条件下,内皮细胞和胶质尽管隔着基膜不直接接触,但胶质细胞对内皮细胞形成TJ有着重要影响,它在一定程度上加强、支持了屏障功能。

脑微血管内皮细胞与胶质细胞共培养使跨内皮细胞膜电阻增加75%,采用胶质细胞源性细胞营养因子和cAMP处理后,内皮细胞的跨膜电阻可增加到正常的25%[12]。

11213磷酸化调节TJ结构的完整性
所有跨膜蛋白和胞质附着蛋白的磷酸化在TJ 形成和调节方面具有重要作用。

其磷酸化可发生在Occludin和ZO-1的丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸残基上。

研究证实,TJ破坏后,其形成或再形成与occluding磷酸化升高有关,尤其是发生在丝氨酸和酪氨酸残基上的磷酸化。

T J的调节也依赖细胞间酪氨酸的磷酸化,TJ屏障功能形成与TJ复合物上酪氨酸磷酸化减少有关。

最近研究证实,酪氨酸磷酸化与occluding表达减少,可使跨膜阻力降低和BBB通透性升高[13]。

11214蛋白激酶C对TJ的调节
PKC是TJ形成和调节的重要因子,对ZO-1从细胞内迁移到细胞膜表面起重要作用。

ZO-1蛋白上有34个PKC磷酸化一致序列,提示ZO-1在细胞间连接的胞膜表面的PKC信号转导途径中作为细胞骨架存在。

PKC同功酶在TJ生理功能的保持、病理条件下的反应中起重要作用。

两个不典型PKC亚型PKC N和PKC K特异结合蛋白ASIP沉积于T J上,在细胞极性形成方面发挥作用。

其依靠细胞粘附、信号网络、细胞骨架和蛋白转运共同构成了BBB分化和功能形成的基础[14]。

11215异源三聚体G蛋白和小GTP结合蛋白对TJ的调节
G蛋白是由A,B,C三种亚基组成的三聚体,是膜胞质侧镶嵌蛋白,参与cAMP信使通路的信号转导。

其A亚基能与GTP结合,并有GTP酶的活性,能够水解GT P,根据G蛋白对腺苷酸环化酶作用的性质不同又分为Gs(刺激作用)和Gi(抑制作用)二种。

有证据表明异源三聚体G蛋白参与TJ的调节及功能状态。

研究发现T J上存在G A 亚单位(i2,i3和12),G A i2亚单位与PKC N共同定位ZO细胞间接触位点上,并且G A i2亚单位活性对脑微血管内皮细胞跨膜电阻和TJ特有的高电阻、低通透特性产生影响[15]。

2内皮细胞及吞饮功能
脑血管EC与其他组织EC的主要区别在于前者具有复杂的T J和丰富的线粒体,但缺少跨膜转运的质膜小泡(plasma vesicle)以及缺乏细胞孔。

另外,脑血管细胞内皮细胞的胞膜上含有一些特殊蛋白:碱性磷酸酶、r-谷氨酸转肽酶、糖转蛋白、转铁蛋白受体等。

以上结构是脑血管内皮细胞特有的,它们对维持脑血管内皮T J功能具有重要作用。

大分子物质转运研究证实,BBB以外的血管内皮细胞含有大量的小凹陷和小泡,这对细胞的内吞起重要作用,但BBB的血管内皮细胞缺乏这种结构,这说明脑血管内皮细胞具有特殊的吞饮机制。

一般认为其内吞机制分三大类:第一类受体介导的内吞,是细胞在网格蛋白参与下内吞结合在质膜受体上的大分子物质;第二类吸附内吞,是细胞内吞在质膜上的物质分子的过程;第三类液相内吞,是一些与质膜没有亲和力的分子溶于细胞间质而被包裹/饮0入的过程[16]。

3星形胶质细胞的作用
脑血管的超微结构研究表明,星形胶质细胞环脑血管现象是脑血管的一个独有的特点,在BBB 发育的同时就已经出现[17]。

Svendaard等[18]的实
54锦州医学院学报2005年2月,26(1)
验证实:将非神经组织的血管移植于脑组织中生长,可以获得脑血管EC的某些特性。

然而,脑血管移植于中胚层中,却逐渐失去了脑血管EC的特性。

大量事实表明:星形胶质细胞对EC有极大的影响,对BBB的维持有着重要的作用。

4基膜的结构和功能
基膜主要由IV型胶原、层连蛋白、内肌动蛋白、纤维连接蛋白以及一些糖蛋白等组成,其中IV胶原和层连蛋白是构成基膜的主要物质[19,20]。

研究发现,IV型胶原可以直接与层连蛋白,也可以通过内肌动蛋白与层连蛋白连接,形成聚合体网,同时,纤维连接蛋白可将基膜与周围组织以及细胞外间质相连,说明基膜对BBB的屏障作用维持起着重要作用。

另外,基膜对周围细胞的生长分化也起着调节作用,脑血管内皮细胞生长和分化就是星形胶质细胞通过基膜来完成的[19]。

5血脑屏障通透性的调节
外伤、缺血、缺氧、感染、免疫及理化因素等均可造成BBB的损害从而导致BBB的通透性升高。

使用不同的示踪剂研究显示,大分子物质透过BBB 的途径主要有:(1)EC间TJ的开放;(2)经EC 质膜小泡转运的增加;(3)穿EC隧道的形成。

Preston等[21]研究证实:BBB开放机制主要由紧密连接的开放和胞饮转运所致。

陈兴洲等[22]研究证实:脑血管内皮细胞凋亡可能参与了通透性增大的形成。

Olesen[23]研究发现,一些化学物质如:5-
羟色胺、缓激肽、AT P、ADP等等,可通过影响脑血管EC内[Ca2+]而调节TJ开放和关闭[24,25]。

6前景和展望
血脑屏障通透性的调节对脑缺血、脑缺氧等脑损伤的治疗及药物在中枢神经系统的导入有着重要意义。

近年来,神经生长因子(NGF)等一些大分子药物应用于脑损伤取得了一定效果,但许多研究显示在正常情况下,NGF等不能通过血脑屏障。

综上所述,通过对BBB结构功能及生化特点进一步研究将可能为上述药物通过血脑屏障的机制找到一些重要途径和证据。

1参考文献2
[1]秦鑫,张英起,颜真1跨越血脑屏障[J]1生命的化学,
2003,23(3):222-2241
[2]Wilson CB1T he Gliomas[M]1USA,W1B:Saun ders
company,19991115-1231
[3]Brghtaman MW,Rees TS1Juncti ons Between i ntimately ap2
posed cell membranes to hoseradish peroxidase1An ultrastrual
study[J]1Cell Tiss Res,1969,198:65-771
[4]Furuse M,Fujita K,H iiragi T,et al1Claudin-1and
claudin-2:novel i ntegral membrane protei n localizing a tight
junction with no sequence s i milari ty to occluding[J]1J Cell Biol,
1998,141:1539-15501
[5]Furuse M,Sasaki H,Tsukito S,et al1Manner of interaction of
heterogeneous claudin species wi thin and between ti ght j unctions
trands[J]1J Cell Bi ol,1999,147:891-9031
[6]Kazumasa M,Mikio F,Yoshida Y,et al1Molecul ar architec2
ture of tight j unctions of periderm differs from that of the macu2
lae oc-cludentes of epidermis[J]1J Invest Dermatol,2002,
118:1073-10791
[7]Martin P,Lostagliog S,Schneemann M,et al1Junctional
adhesion molecule,a novel member of the Immunogl obulin s u2
perfami ly that dist-ributes at intercellular junctions and modu2
lates monocyte trans-m i gration[J]1J Cell Biol,1998,
142:117-1271
[8]Denker B M,Nigam SK1Molecular structure and as sembl y of
the tight junction[J]1Am J Physiol,1998,274:1-91 [9]Nusra A1Tight junctions are membrane microdomains[J]1J
Cell Sci,2000,113:1771-17811
[10]Karen SM,Thomas PD1Cerebral microvascular changes i n
perme-ability an d tight junctions i n duced by hypoxia-re2
oxygenation[J]1Am J Physiol Heart Circ Physiol,2002,
282:1485-14941
[11]Cruzalegui FH,Basing H1Calcium-regulated protei on k i2
nase cas-cades and th eir transcripti on factor targets[J]1
Cell Mol Life Sci,2000,57:402-4101
[12]H yung S H,Yanli Q,Murat K,et al1Influence of mild hy2
pot her-mia on inducible nitric oxide synthase expression and
reactive ni trogen production in experi m ental stroke and inflam2
mati on[J]1J Neurosci,2002,22:3921-39281
[13]Kenji M,Kengo K,Tet suro M,et al1Intramolecular Inter2
action of SUR-Subtypes for Intracellular ADP-Induced
Differential Control of KAT P Channels[J]1Circ Res,2002,
90:554-5611
[14]Izumi Y,Hirose T,Tamai Y,et al1An atypical PKC directly
asso-ci ates and colocalizes at the epit helial tight junction with
ASIP,amammalian homologue of Caenorhabditis elegans po2
larity protein PAR-3[J]1J Cell Biol,1998,143:95
-1061
[15]Saha C,Nigam SM,Deuker BM,et al1Involvement of
Galphai2i nt he maintenance an d bi ogenesis of eptheltal cell
tight junctions[J]1J Biol Chem,1998,273:21629-
216331
55
朱明启1血脑屏障的研究进展
[16] Friden PM ,Walus LR,Watsen P,et al 1Blood-brain barrier
penetration and in vivo activity of an NGF conjunat [J]1Sci 2ence,1993,259:373-3771
[17] Werener R,Hartwig W 1Development of the blood-brain bar 2
rier [J]1Tren ds Neurosci,1990,13:174-1781
[18] Svendgaard NA 1Axonal degenerati on associ ated with adefective
blood-brain barrier in cerebral i m plants [J]1Nature ,1975,25:334-3371
[19] Yurchenco PD,Schi ttny JC 1M olecular architecture of base 2
ment membrane [J]1FASEBJ ,1990,4(1):577-5901
[20] Hamann GF,Okada Y,Fitridge R,et al 1Microvascular
basal lamina antigens disappear during crebral ischemia and reperfusion [J]1Stroke,1995,26(2):120-1261
[21] Preston E ,Foster DO 1Evidence for pore -like opening of
blood 2-brainbarrier following forebrain ischem i a in rats [J]1
Brain Res ,1997,761:4-101
[22] 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
[23] Olesen SP 1A calcium -dependent reversible permeability i n 2
crease i n microvessels i n frog brain [J]1incluced by Serotoni n J Physiol ,1985,36:103-1131
[24] H erman IM ,Pollard T D,Wong AJ 1Contracti le proteins i n
endotheli al cells [J]1Ann NY Acad Sci ,1982,401:50-601
[25] Bundaard M 1Tubular invaginations in cerebral endothelium
and th eir relation to smooth -surfaced cisternae in hagfi sh (Myxine glutinnosa)Cell [J]1T is s Res ,1987,249:359-3651
1收槁日期22004-10-29
1作者简介2王瓒(1970-),男,辽宁省锦州市人,主治医师,学士学位,主要研究方向为口腔修复学。

金属烤瓷冠在可摘局部义齿上的应用体会
王 瓒
(锦州市口腔医院,辽宁 锦州 121001)
=中图分类号> R 783.4 =文献标识码> B =文章编号> 1000-5161(2005)01-0056-01
金属烤瓷冠具有美观、颜色逼真、生物相容性好,耐磨、抗腐性好等优点,是牙齿缺损的一种理想的修复方式,但是有些前牙缺失的病例,并不适合于烤瓷牙的修复,如邻近基牙牙周条件欠佳,缺牙区牙槽骨吸收较多等情况。

树脂牙有时颜色、形态不能满足美观要求较高患者的需求,笔者将烤瓷冠的美观、逼真的质感和铸造支架设计的灵活、多样性优点结合起来%支架式烤瓷牙。

近5年来作者制作60件,经随诊观察,效果满意,特将制作体会介绍如下。

常规制作铸造支架,在缺牙区附近健康基牙设指支托,舌侧卡等间接固位体,以分散牙合力减少义齿下沉。

前牙缺牙区上设置合金桩,形成桩核,唇侧预留出2mm 间隙,以容纳内冠及瓷层厚度,间隙稍大于常规的115~117mm,用意是使瓷层稍厚,牙体更有层次感,桩核的唇切1/3稍向舌侧倾斜,给烤瓷冠的切缘留出足够厚度。

舌侧切缘备成45b 斜面,避免形成锐角、锐边,减少烤瓷冠承受方向复杂的咀嚼力时的应力集中,防止崩瓷。

舌侧形成舌侧窝,舌隆突下形成与牙长轴近似平行的轴壁,两邻轴面近似平行,向牙长轴方向聚合2~5b 角,以增加冠的固位力。

若缺牙区牙槽嵴丰满,可在烤瓷冠盖嵴部的唇侧石膏模型上均匀刮除012~013mm,使义齿完成后微压入粘膜
中,逼真感强。

若缺牙区牙槽骨吸收较多,可在相当于平齐牙龈缘处作桩核的肩台,肩台下制作倒/T 0形固位装置,以利于塑料基托的包埋。

基托采用日本日进公司的仿生不碎托粉,带仿生血丝,强度高,韧性好,抛光后光泽度极佳。

铸支架在口内就位,调节合适后,制内冠,比色。

在内冠上常规烤瓷,前牙连续多个烤瓷牙时注意横向的颜色匹配,1y 2y 3,颜色由浅渐深,中切牙颜色最浅,侧切牙次之,尖牙饱和度最高。

同时注意牙的个性特征与天然牙协调。

尽量采用个性排牙,避免形成千篇一律平平板板的义齿面容,口内试戴烤瓷冠,合适后上釉,粘固前将支架上金属肩台唇侧边缘均匀磨除013mm,这样龈俘瓷就超出肩台013mm,树脂基托包埋后防止了金属边缘的显露,用美国登士柏公司的Poly-F 聚羧酸锌粘固剂粘固,10分钟后将粘有烤瓷冠的支架重新安位于模型上,蜡基托形成,注意龈边缘与邻牙的协调,热处理完成。

支架式烤瓷牙的美观效果好,可满足演员、教师、涉外人员等对美观要求较高患者群的需要,值得在一定范围内推广。

1收稿日期22004-12-27
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锦州医学院学报 2005年2月,26(1)。