血脑屏障

浅谈血脑屏障的生理作用
生命科学学院2011级4班王运波222011317011096
摘要：
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（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。

关键词:
血脑屏障发现历史疾病
正文：
一、血脑屏障的概念及结构
1、血脑屏障的概念
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。

2、血脑屏障的发现历史
19世纪末，保罗·埃尔利希（Dr.Paul Ehrlich）在一个实验中发现了这个屏障。

保罗·埃尔利希当时是位微生物学家，他当时正研究染色技术，目的在于使微形生物结构能被看见。

这些染色剂中，尤其苯胺在当时，常被使用。

当将苯胺注入生物体内的时候，这个生物的所有器官都会被染，唯独脑细胞没有被染。

当时，埃尔利希将此现象归咎为脑细胞没有吸收足够的染色剂。

若干年后，埃尔利希的学生，Edwin Goldmann将苯胺直接注入脊髓中，这时脑细胞被染了，但是身体其他地方却没有被染。

这个现象，明显展现出脑和身体其他组织有一层屏障，当时由于找不到“屏障”，因此血管被认为是那层屏障。

直到1960年代，扫描式电子显微镜被用于医学研究的时候，这层神秘的屏障才被发现。

3、血脑屏障的组织学结构
脑血管障壁的结构主要有三层，由管内开始算起：
第一层：脑毛细血管的内皮细胞间衔接得十分紧密，不像其他组织的血管内皮细胞那样有较大的缝隙；
第二层：脑毛细血管的内皮细胞外有个基底膜，这个膜是连续的；
第三层：脑毛细血管壁外表面积的85%都被神经胶质细胞的终足或称脚板所包围。

二、血脑屏障的生理功能
1、血脑屏障的作用
脑血管障壁几乎不让所有的物质通过，除了氧气、二氧化碳和血糖，大部分的药和蛋白质由于分子结构过大，一般无法通过。

与其他组织，譬如肌肉组织的毛细血管内皮细胞相比较，脑毛细血管内皮细胞的胞饮作用很微弱。

因此，对脑毛细血管内皮细胞来说，借胞饮作用转运物质（大分子和电解质）的能力是很有限的，这就更加强了脑毛细血管壁的屏障功能。

脑血管障壁的功能是避免脑受到化学传导物质的影响。

由于身体很多功能都由脑经由荷尔蒙的分泌来控制，如果让化学传导物质在脑里自由流动，可能会造成反馈现象。

因此，欲要一个正常的操作，脑血管障壁的存在是必要的。

另一方面，脑血管障壁的存在也使脑不受到病菌的感染。

2、决定因素
①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。

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。

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，一种载体蛋白常只能转运一种物质，脑血管内皮细胞的特异性载体蛋白，可使一些难于通过血脑屏障的物质顺利转运迅速入脑，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。

正常情况下中枢递质几乎都不能通过血脑屏障，这有利于维持脑内中枢递质水平的稳定，排除脑外刺激因素的干扰。

所以能如此，可能与脑毛细血管内皮细胞中的酶系统有关，已经发现其中含有单胺氧化酶，而多种中枢递质是单胺类化合物，如儿茶酚胺、5羟色胺、组织胺等，都可被单胺氧化酶灭活，这种内皮细胞胞浆内的生物化学转化作用加强了血脑屏障的功能，从而可使脑组织内环境保持稳定，少受一般循环血液中有强烈生理作用的物质含量剧烈变动的干扰。

3、相关疾病
①多发性硬化症
多发性硬化症（Multiple Sclerosis；MS）是一种中枢神经系统的疾病，也就是说它的病变位于脑部或脊髓。

一般认为这是一种自体免疫疾病，意思是个体的免疫系统攻击自己的组织。

在多发性硬化症，免疫系统攻击髓鞘质。

但是，当一个人突然病发时，用磁共振影像扫描却发现部份的脑或脊椎的脑血管障壁受到破坏，使T细胞能够进入，并破坏髓鞘。

②进行性多灶性白质脑病
进行性多灶性白质脑病是一种罕见的亚急性脱髓鞘脑病。

进行性多灶性白质脑病总是发生于细胞免疫反应缺陷的病人。

通常能在艾滋病病患者见到。

结语：
大脑是人体的神经中枢，是最重要的“首脑机关”，大脑与人体其他器官一样需要营养物质，如氧气、葡萄糖等，因此需要血液为其输送营养物质，但是大脑不能受有毒物质的毒害，血脑屏障就起到阻挡有害物质通过血液进入大脑，防止大脑受到毒害，这是在进化过程中形成的一种自身防御机制。

参考文献：
⑴美找到可突破血脑屏障的分子，科技风，2011年第17期
⑵芳香开窍药对正常小鼠血脑屏障通透性的影响，江苏中医药，2011年第2期
⑶乳清酸左卡尼汀对大鼠脑缺血再灌注后血脑屏障的保护作用，辽宁医学院学报，2011年第1期
⑷维基百科。