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 53 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。
青霉素钠难于透过血脑屏障，在无炎症脑脊液中的浓度仅为血药浓度的1%-3%，在有炎症的脑脊液中浓度可达血药浓度匠5-30%。 氨苄西林透过正常脑膜能力低，但在脑膜发炎时则透过脑膜的量明显增加，细菌性脑膜炎病人每日按体重ivgtt. 150mg/kg,前3天脑脊液浓度可达2.9ug/ml,以后浓度将随炎症减轻而降低。 舒巴坦-氨苄西林：可通过有炎症的脑脊髓膜。 哌拉西林：静脉用药后，脑脊液浓度与血清浓度比为0.36-3.65 。阿莫西林：静脉用药2g后1.5小时脑脊液浓度达2.0-40.0 ug/ml,为血清浓度的8-93%。 头孢唑啉：难于透过血脑屏障,在有炎症的脑脊液中也都不能测出药物浓度。 头孢拉定：在脑组织中含量较少,仅为血药浓度的5-10%;脑脊液中浓度更低,静脉滴注2-.4g, 脑脊液浓度仅有 1.2-1.5ug/ml,甚至不能检测到。 头孢克洛：在脑组织中的浓度较低。 头孢呋辛：能透过所有组织包括有炎症的脑膜,组织内药物浓度低于血药浓度但高于敏感致病菌的最低抑菌浓度。 头孢噻肟钠：脑脊液浓度与脑膜炎症程度和脑脊液中细胞数有关。 头孢他啶：难以通过正常的血脑屏障,当脑膜受损或发炎时,可透过受损脑膜进入脑脊液中。 头孢曲松钠：能透过血脑屏障,不论脑膜有无炎症,脑脊液均能达到抑制大多数阴性细菌的有效抑菌浓度(约为2mg/ml) 。 头孢哌酮钠：对血脑屏障的渗透性较差,脑膜无炎症病人的脑脊液中不能测到药物,化脓性脑膜炎病人静注2g后的脑脊液浓度为0.95-7.2ug/ml,为血药浓度的1-4%,以头孢哌酮钠100 mg/kg,的剂量治疗细菌性脑膜炎儿童,20分钟静滴结束后,1.5-2.5小时的脑脊
◇专论◇ 紧密连接蛋白与血脑屏障 廖华宁，汪宁，王艳 （安徽中医学院药学院，安徽省中药研究与开发重点实验室，安徽合肥230031） 摘要：血脑屏障是机体内最重要的器官防御结构之一，紧密连接蛋白是血脑屏障重要的组成部分。血脑屏障结构和功能的改变多与其紧密连接蛋白的表达变化有关。该文主要对影响血脑屏障结构和功能的各种紧密连接蛋白进行综述，为研究药物影响血脑屏障结构功能改变的机制及新药筛选提供借鉴。关键词：血脑屏障；紧密连接蛋白 血脑屏障（blood brain barrier，BBB）是机体最重要的内部屏障之一，由脑毛细血管内皮细胞、基膜和胶质细胞足突共同组成［1］。脑血管内皮细胞是血脑屏障的基本骨架，是大分子物质通过内皮细胞间转运的屏障。基膜主要由纤维蛋白和IV型胶原组成，能防止由于压力改变引起的血管变形。星形细胞的足突组成坚韧的胶质膜，覆盖了毛细血管周围大部分表面积，能维持血脑屏障的完整性。机体内血脑屏障这种特殊结构能阻挡病原生物和其他大分子物质由血液循环进入脑组织，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 基金项目：国家自然科学基金面上项目（No30973979）；安徽省优秀青年科技基金（No10040606Y17）；康缘中医药创新基金（No ZLGC200944） 作者简介：廖宁华，女，硕士研究生 通讯作者：汪宁，男，博士，教授，研究方向：中药药理学，E-mail：wangnhf-515@yahoo．com．cn 常生理状态具有重要的生物学意义。血脑屏障若受到破坏，其通透性随之增大，使本不能透过血脑屏障的大分子物质自由进出脑部，最终导致脑功能紊乱或丧失。 紧密连接（tight junction，TJ）是血脑屏障的结构和基础，是具有调节作用的复杂的细胞系统。紧密连接蛋白由跨膜蛋白、胞质附着蛋白和细胞骨架蛋白共同组成。跨膜蛋白又包括咬合蛋白（Occludin）、闭合蛋白（Claudin）和连接黏附分子（junctional adhesive molecule，JAM）三种完整的膜蛋白；胞质附着蛋白有三种，即闭合小环蛋白ZO-1、ZO-2和ZO-3；而纤维状肌动蛋白F-actin是一种重要的细胞骨架蛋白［2，3］。这些蛋白的表达与排列方式与血脑屏障的功能密切相关。下面就近来研究较多的紧密连接蛋白与血脑屏障的关系作一综述。1跨膜蛋白 1．1咬合蛋白（Occludin）紧密连接是保持BBB完整性的重要因素之一，Occludin是TJ的主要结构蛋白，是第一个被分离出来组成紧密连接的完整的膜蛋白［4］。Occludin在脑组织血管内皮的表达明显高于非神经组织的血管内皮，是血脑屏障通透性明显低于其它血组织屏障的重要原因［5］。有学者在大鼠局灶性脑缺血再灌注模型血脑屏障（BBB）超微结构和Occludin变化的实验中发现［6］，当Occludin表达在转录水平和翻译水平均受到抑制时，紧密连接蛋白崩解，于是紧密连接开放，BBB完整性受损。因此认为Occludin表达水平能够代表BBB的结构状态，其下降程度可作为BBB损伤程度的标 89例，有效19例，无效12例，总有效率90%。研究表明，奈哌地尔降压控制率高，治疗轻中度高血压作用安全、持久、高效，而且副作用小，是一种可靠的临床抗高血压药。对高血压合并前列腺增生者的I-PSS、最大尿流率（Qmax）、残余尿（PVR）的影响，治疗1个月前后疗效的比较，120例患者治疗1个月前后的I-PSS、最大尿流率（Qmax）、残余尿（PVR）经检验（P＜0．05）均有显著差异，表明治疗1个月后I-PSS、Qmax、PVR均较1个月前有明显改善。临床观察表明，奈哌地尔是良性前列腺增生的有效治疗药物。总之，奈哌地尔是治疗老年男性高血压合并前列腺增生安全有效的药物，一种药物可治疗两种疾病，是老年高血压合并前列腺增生者的良药，值得推广。 参考文献： ［1］周忠冉，唐海沁，杨琳琳．基层医生高血压防治知识培训效果调查［J］．安徽医药，2011，15（3）：322－3． ［2］刁英智，任向宏，谷亚明，等．北京郊区前列腺增生发病现状的调查BPC-BPH研究结果［J］．现代泌尿外科杂志，2010，15（3）： 199－201． ［3］那彦群．我国良性前列腺增生临床治疗现状及思考［J］．中华外 科杂志，2007，45（14）：937－8． ［4］牛海涛，张勤，赵伟，等．良性前列腺增生并发急性尿潴留的危险因素预测以及临床意义［J］．中华泌尿外科杂志，2007，28（6）：407－10． ［5］Khastgir J，Khan A，Speakman M．Acute urinary retention：medical management and the identification of risk factors for prevention［J］． Nat ClinPract Urol，2007，4（8）：422－31． ［6］Emberton M，Fitzpatrick JM，Garcia-Losa M，et al．Progression of be-nign prostatic hyperplasia：systematic review of the placebo arms of clinical trials［J］．RJU Int，2008，102（8）：981－6． ［7］Klag MJ，Whelton PK，Randall BL，et al．Blood pressure and end-stage renal disease in men［J］．N Engl J Med，1996，334：13－8．［8］Wu Z，Yao C，Zhao D，et al．Sino-MONICA project：a collaborative study on trends and determinants in cardiovascular dieases in Chi- na，Part I：morbidity and mortality monitoring［J］．Circulation，2001，103：462－8． ［9］Rodgers A，MacMahon S．Blood pressure and the global burden of cardiovascular disease［J］．Clin Exp Hypertens，1999，21：543－52．［10］郑绍莹．我院2007 2009年抗高血压药物应用分析［J］．安徽医药，2010，14（7）：840－1． （收稿日期：2011－05－10） · 773 · 安徽医药Anhui Medical and Pharmaceutical Journal2012Mar；16（3）
·91·安徽卫生职业技术学院学报?2019年18卷第5期 ◇医学基础与药学研究◇血脑屏障体外模型的研究进展（综述） 徐?麟?胡凯莉 【中图分类号】 R96 【文献标识码】 Ａ 【文章编号】 1671-8054（2019）05-0091-04 【摘?要】 血脑屏障（BBB）是位于中枢神经系统（CNS）和中枢系统环境间的一层生理保护屏障。对于治疗脑部疾病的药物来说，需要先通过BBB才能起效。BBB体外模型则是研究药物的BBB透过性或评价脑靶向纳米粒的脑部递药特 性的有效工具。近年来，体外BBB模型的应用日趋广泛并在脑部疾病相关研究中发挥着重要作用。该文综述了国 内外体外血脑屏障模型的发展现状及其在应用方面的最新研究进展。 【关键词】 血脑屏障 体外血脑屏障模型 纳米粒 中枢神经系统 该文综述了国内外体外血脑屏障模型的发展 现状及其在应用方面的最新研究进展。 1?血脑屏障及其结构 血脑屏障（Blood-Brain?Barrier，BBB）是由 脑毛细血管内皮细胞、周细胞以及星形胶质细胞 足突形成的结构（见图1）[1~3]。脑微血管内皮细 胞（BMECs）是内皮细胞的一种，与其他器官中内 皮细胞相比，脑中的内皮细胞质厚度均匀、没有窗 孔，低胞饮活性和连续的基底膜，并具有大量的线 粒体数量，为酶分解化合物提供能量[4]。其能限制 大部分外来物质进入脑部的同时，还通过各种选 择性运输系统将营养素和其他化合物主动进出入 大脑，维持正常的生理代谢功能[5]。 星形胶质细胞 血管腔 周细胞 内皮细胞 紧密连接 神经 基膜 图1?血脑屏障的结构 2?体外BBB模型 体外BBB模型作为现今研究神经系统疾病 的主要体外模型，具有不同的结构及特征[6]。体外 BBB模型能较为准确地预测出药物在体内BBB的 渗透率，其中常见的主要有单细胞模型、共培养模 型（接触模型、非接触模型）以及3D模型三大类。 因此，本文主要介绍常见的三大类型的体外BBB 模型及应用，并对各个模型优缺点进行分析。 2.1?单细胞模型?体外BBB单细胞模型（见图 2）指的是在Transwell膜上培养单一种类的内皮细 胞，常用的细胞有犬肾细胞，小鼠脑血管内皮细胞 （bEnd3）以及永生化人脑内皮细胞（hCMEC/D3） 等。体外BBB单层细胞模型的优点是模型简单，允 许以适中的成本进行相对较高的筛选。此模型还 具有细胞存活时间长、细胞间连接紧密的一系列 优点。但是，由于细胞缺乏邻近细胞信号传导（星 形胶质细胞和周细胞）和机械刺激（如剪应力）所 提供的屏障性调节刺激，容易出现细胞加速去分 化、细胞间形成的紧密连接不完整、细胞黏着不 规则、细胞旁扩散等缺陷。通过大量研究证明[3,7]， BBB的性质主要是由大脑中的微环境决定的，而 不是内皮细胞自身的性质决定，因此单层模型与 体内实际情况并不一致。 图2?体外血脑屏障单细胞模型 王利民等[8]通过采用大鼠脑微血管内皮细胞 和星形胶质细胞分别建立了两种体外BBB单细胞 模型，研究高温下基质金属蛋白酶9（MMP-9）对 BBB微血管内皮细胞紧密连接蛋白（claudin-1） 的影响。结果得知，高温可导致体外BBB模型 claudin-1表达下降，BBB通透性增加。外源性添 加MMP-9能进一步加剧该损伤，提示高温可通过 MMP-9加重BBB破坏。Ping?Wang等[9]采用hCMEC/ D3细胞株建立体外BBB单细胞模型，研究白喉毒 素的无毒突变体—交叉反应物质197（CRM197） 潜在的作用和机制。结果表明，CRM197表现出 更倾向于顶端的细胞转移，而不是基底的细胞转 移，这涉及到细胞穴样内陷介导的内吞途径。 Caveolin-1的上调和磷酸化-FOXO1A转录因 子的下调可能是由CRM197通过PI3K/Akt依赖 作者单位：上海中医药大学?上海?201203? 通信作者：胡凯莉,女，教授 2019-07-09收稿，2019-08-27修回
能够透过血脑屏障的抗生素 青霉素钠——难于透过血脑屏障，在无炎症脑脊液中的浓度仅为血药浓度的1%-3%，在有炎症的脑脊液中浓度可达血药浓度匠5-30%。 氨苄西林——透过正常脑膜能力低，但在脑膜发炎时则透过脑膜的量明显增加，细菌性脑膜炎病人每日按体重ivgtt. 150mg/kg,前3天脑脊液浓度可达2.9ug/ml,以后浓度将随炎症减轻而降低。 舒巴坦-氨苄西林——可通过有炎症的脑脊髓膜。 哌拉西林——静脉用药后，脑脊液浓度与血清浓度比为0.36-3.65 。 阿莫西林——静脉用药2g后1.5小时脑脊液浓度达2.0-40.0 ug/ml,为血清浓度的8-93%。 头孢唑啉——难于透过血脑屏障,在有炎症的脑脊液中也都不能测出药物浓度。 头孢拉定——在脑组织中含量较少,仅为血药浓度的5-10%;脑脊液中浓度更低,静脉滴注2-.4g, 脑脊液浓度仅有1.2-1.5ug/ml,甚至不能检测到。 头孢克洛——在脑组织中的浓度较低。 头孢呋辛——能透过所有组织包括有炎症的脑膜,组织内药物浓度低于血药浓度但高于敏感致病菌的最低抑菌浓度。 头孢噻肟钠——脑脊液浓度与脑膜炎症程度和脑脊液中细胞数有关。 头孢他啶——难以通过正常的血脑屏障,当脑膜受损或发炎时,可透过受损脑膜进入脑脊液中。 头孢曲松钠——能透过血脑屏障,不论脑膜有无炎症,脑脊液均能达到抑制大多数阴性细菌的有效抑菌浓度(约为2mg/ml) 。 头孢哌酮钠——对血脑屏障的渗透性较差,脑膜无炎症病人的脑脊液中不能测到药物,化脓性脑膜炎病人静注2g后的脑脊液浓度为0.95-7.2ug/ml,为血药浓度的1-4%,以头孢哌酮钠100 mg/kg,的 剂量治疗细菌性脑膜炎儿童,20分钟静滴结束后,1.5-2.5小时的脑脊液浓度为1.4-19.2 ug/ml,脑脊液中头孢哌酮浓度随脑脊液蛋白含量增高而增高,与脑脊液中细胞数无关。头孢吡肟——可通过炎性血脑屏障。 亚胺培南-西司他丁钠(泰能) ——难于透过血脑屏障,在脑脊液的浓度甚低。 美罗培南(美平) ——可透过血脑屏障。 硫酸阿米卡星——不易透过血脑屏障,但正常婴儿脑脊液中浓度可达同时期血药浓度的10-20%,当脑膜有炎症时,则可达同期血药浓度的50%。 林可霉素、红霉素——不易透过血脑屏障。
各类抗菌药物的血脑屏障通透率[1] 血脑屏障通透率（%） 类别药物正常状态脑膜炎症状态 青霉素类青霉素G 7.8 氨苄西林 5 39±49 羧苄西林15 19 甲氧西林0.8~5 3.0~12 哌拉西林 1.8~12.4（3.4） 萘夫西林5~27 普卡西林0.3~23.5（4.3） 头孢菌素类头孢噻肟12 7~69.7（27.7）头孢吡肟10~15 头孢曲松7~11 5~15 头孢他啶 2.7~12.3（5.4）14~45 头孢呋辛 6.4~10 拉氧头孢11~50（30）头孢哌酮 2.9~5.9
碳青霉烯类 美罗培南 4.7±2.2 10.7~21 亚胺培南（抽搐33%）7.3 10.6~41 磺胺类 磺胺甲恶唑20~36 24~34 磺胺噻唑15~40 磺胺嘧啶40~80 甲氧苄啶23~53 42~51 磺胺二甲嘧啶30~90 咪唑类 甲硝唑（口服）43 甲硝基酰咪唑（口服）88 氨基糖苷类庆大霉素≈0 4.6~6.6 卡那霉素0.20 20~40 奈替米星7.4~29.1（24） 阿米卡星81~94 大环内酯类克拉霉素15~18 红霉素≈0 10 喹诺酮类 芦氟沙星72~84 培氟沙星52~58 左氧氟沙星47 23~42 氧氟沙星59~81 28~87 环丙沙星21.3~31.5 莫西沙星23
糖肽类 万古霉素18±5 48±22 奥利万星（动物实验）1~5 替考拉宁（动物实验） 2.31 单环β内酰胺类氨曲南 5.3~22.9 14.2~18.4 菌丝霉素 1.1 33 林可霉素≈0 6.3 利奈唑胺70 66 氯霉素30~50 50 利福平13~42（22） 多粘菌素25 磷霉素23±7 第一类无论脑膜是否有炎症均易透过血脑屏障（均具有较高的脂溶性）：磺胺类、氯霉素、硝咪唑类、喹诺酮类以及异烟肼等（如磺胺类、氯霉素、硝咪唑类以及异烟肼等）；由于耐药性或中枢神经系统不良反应等原因在神经外科中并不常用第二类脑膜炎症时，药物血脑屏障通透性明显增加并产生明显的抗菌效果：青霉素类、头孢呋辛、第三、四代头孢菌素类，单环β-内酰胺类、碳青霉烯类以及糖肽类抗菌药物等；有较高的安全性而广泛用于临床（β-内酰胺及酶抑制剂、第三代头孢菌素和万古霉素在神经外科使用频率较高） 第三类即使脑膜发生炎症时，药物仍不易透过血脑屏障或不能达到理想的治疗效果：第一、二代头孢菌素类(除头孢呋辛)、林可霉素、克林霉素、多数氨基糖苷类和大环内酯类抗菌药物。 [1]黄佳，等抗菌药物血脑屏障通透能力概述[J]. 药品评价,2012,9(35):32-36
血脑屏障的结构与功能研究进展 王顺蓉,张 英综述,李著华审校(泸州医学院病理生理教研室,泸州 646000) 哺乳动物中枢神经系统为了有效地执行其功能,需要一个超稳定的内环境,这一内环境稳定性的维持,依赖于血脑屏障(Blood Brain barrier,BBB)。BBB是由无窗孔的毛细血管内皮细胞及细胞间紧密连接、基膜、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一个动态的调节界面。研究认为这个界面不单纯是被动保护性屏障,还能选择性地将脑内有害或过剩物质泵出脑外,保持脑的内环境稳定。BBB中的脑毛细血管内皮细胞(Brain Microvascular Endothilial Cells, BMECs)具有与机体其它部位的毛细血管内皮细胞不同的特殊结构与功能。目前已证实:BBB的屏障作用的主要由覆盖在脑毛细血管腔面的BMECs及其细胞间紧密连接完成。星形胶质细胞仅参与诱导和维持BBB的特性。 1 血脑屏障的屏障功能 血脑屏障功能由机械性作用、载体、受体介导的运送系统及酶等共同参与构成。 1.1 机械的屏障功能 BMECs之间几乎没有间隙,近管腔面为紧密连接(环绕成带),胞内吞饮小泡数目极少、细胞内收缩蛋白少,细胞不易皱缩及高阻抗(限制离子通过)的存在,形成BBB的机械屏障;内皮细胞之间有紧密连接使内皮层形成一个完整的屏障界面,胶质细胞产生的可溶性分子促进紧密连接的形成,从而限制BBB的通透性;内皮细胞外存在带负电的基底膜,主要对内皮细胞起支撑作用,防止由于静脉压改变导致的毛细血管变形。特殊的结构使脑微血管内皮细胞更具上皮细胞的特点,使血液中的溶质只能由内皮细胞的特异性转运系统进入脑,而不能像机体其它部位那样,可以经由内皮细胞裂隙,细胞内孔道或吞饮作用通过血管,但脑的毛细血管并非全部为“紧密结合”的内皮细胞层,少数区域结合疏松,呈网络状。其特点为血窦多,窦外无胶质突,仅有嗜银网状纤维包裹,毛细血管内皮有小孔,基膜不连续并与邻近胶质突分开,有较大的通透性。含有这种特点的毛细血管的脑区称之为“脑的特殊区”。它包括延脑极后区、下丘脑正中隆起、松果体、后联合下器官垂体后叶、脉络丛等。在这些特殊区域可允许某些大分子化合物,如激素和一些毒物少量进入,具有着特殊的生物学意义。例如,在血中毒物浓度增高时,可影响延脑极后区附近的呕吐中枢和催吐化学感受区,在必要时可以呕吐的方式排出毒物。 星形胶质细胞伸出它们的终足牢固地围绕着脑微血管内皮细胞,在脑实质细胞中,其与脑微血管内皮细胞的关系最为密切。正常情况下,这种足突不参与BBB的屏障功能的执行,不过对于诱导和维持BBB许多特性具有重要作用。星形细胞参与BBB完整性的诱导维持,主要是通过分泌活性物、基因的转录和蛋白质的合成、内皮细胞内cAMP浓度增高的协同作用而参与的,其次还必须有微血管周围的基质辅助参与,其中IV 型胶原尤为重要。此外,星形细胞还介导脑内皮细胞表达一种特别定位于脑内皮细胞的γ2谷氨转肽酶,介导相邻内皮细胞间形成紧密连接复合体。因此,星形胶质细胞与脑毛细血管间存在复杂的联系。最近有离体实验研究认为,内皮细胞和星形胶质细胞间的钙离子波介导细胞间的双向的钙信号转导。有学者用成年鼠和未成年鼠研究发现,脑毛细血管周围的星形胶质细胞上免疫反应性营养不良素的表达和BBB的发育是一致的,由此认为免疫反应性营养不良素有促成BBB形成的作用。1.2 载体、受体的屏障功能 载体介导的转达运系统(CM T)包括有机阴离子转运体、P2gp、多药耐药蛋白1～7、核苷转运体和大分子氨基酸转运体。受体介导的转运系统(RM T)包括转铁蛋白1.2受体和清道夫受体SB2AI和SB2BI。 1.2.1 有机阴离子转运体(OAT) OAT(organic anion trans2 porter)有三种异构体,OAT1、OAT2、OAT3。逆转录—聚合酶链反应分析显示,脑毛细血管内皮细胞上仅有适度的OAT3表达,并由蛋白印迹法确认。OAT3是位于毛细血管近腔面的重要载体,其功能是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,该作用可被尿毒症毒素抑制,由此在尿毒症发生时可出现中枢神经系统功能紊乱。 1.2.2 P蛋白(P2gp) P2gp是一个跨膜糖蛋白,首先发现于肿瘤细胞,它参与了肿瘤细胞的多药耐药,近年发现P2gp也在正常组织表达,尤其在BBB内皮细胞膜腔面高水平表达,是许多结构不相关的异生物的脂溶性化合物的一个能量依赖性的主动外排泵。P2gp作用的一个特点是对底物的特异性低,缺乏选择性,广谱的底物亲和力使P2gp能够有效保护脑,拮抗一系列疏水性化合物(毒性物质)对脑的损害,体内外大量研究已证明此作用。另一个特点是两个底物生产性与P2gp结合,抑制了P2 gp对底物的外排作用,故P2gp底物同时也是它的抑制剂。有关P2gp在多重耐药性方面的作用已研究多年了,然而,对这个蛋白正常生理作用的研究才刚刚开始。用基因缺失鼠研究表明,P2gp是血脑屏障的重要组成部分,能防止很多药物进入中枢神经系统。如用钾盐镁矾诱导的癫痫发作鼠的脑内皮细胞呈现P2gp短暂的过度表达,致抗癫痫药对BBB的通透性低,不能有效作用。而缺失这个蛋白可提高脑内属于P2gp底物的药物浓度,或给予有效的逆转剂阻断或抑制P2gp可产生相似的结果,并已开始应用到临床,有效地治疗中枢神经系统的疾病(如癫痫、肿瘤等)。然而,目前的逆转剂不能有效地抑制BBB上的P2gp(与基因缺失鼠研究结果相比),且在增加脑内药物浓度的同时,增加了许多药物的神经毒性。鼠实验还发现P2gp对底物具有保和性,饱和后,底物在脑内呈非线性增加,同时也增加神经毒性的危险。目前认为要排除药物的毒性,可能需要在联合应用P2gp抑制时,使用机体已能适应的药物剂量。另有研究认为P2gp参与了脑炎症时淋巴细胞诱导的脑内皮细胞死亡和屏障功能障碍,但机制不清。 1.2.3 转铁蛋白受体(Tf R) Tf R存在于一些细胞表面,参与转运机体不可缺少的金属离子铁到细胞内。很多研究表明在脑毛细血管内皮细胞管腔面存在Tf R。转铁蛋白(Tf)存在于血浆和细胞外液,其与铁结合后与内皮细胞上的Tf R专一性结合将脑外的铁转送入脑。脑对铁的摄取的可能机制是:血清Tf运送铁至BBB,然后与BBB内皮细胞上的Tf R结合,通过Tf R介 88四川生理科学杂志2005;27(2)
四 川大学Sichuan University 硕士学位论文Master ’s Degree Thesis 题目：两种含铜宫内节育器（题目：两种含铜宫内节育器（IUD IUD IUD）铜离子初期体外释放规 ）铜离子初期体外释放规律及细胞毒性的研究 Topic Topic： ：Study on cytotoxicity and the in vitro copper release of TCu220c and TCu380A 作者：张川川 指导教师：蒋学华，奚廷斐 Author Author： ：Chuan-chuan Zhang Director Director： ：Prof.Xue-hua Jiang,Ting-fei Xi
摘要 IUD）铜离子初期体外释放规 律及细胞毒性的研究 药剂学专业 研究生：张川川指导教师：蒋学华，奚廷斐 含铜宫内节育器（intrauterine device，IUD）是一种安全、高效和长效的避孕措施，也是我国主要的女用避孕措施，全国约有1亿以上孕龄妇女使用，占各种避孕措施的45%以上。目前临床上使用较多的含铜宫内节育器为T-型含铜宫内节育器，如TCu380A和TCu220c。关于含铜宫内节育器的避孕机理，目前并没有全面的报道。然而，普遍认为Cu-IUD放置于子宫内后，会引起子宫内膜局部的炎症反应，并且会引起组织中的细胞和宫腔液的成分的变化；从Cu-IUD中释放的活性物质，能抑制或杀灭精子，同时对孕卵形成、卵泡着床等各环节起抗生育作用，而大大提高避孕效果。 本课题以TCu220c和TCu380A为研究对象，以体外模拟方法研究其初期铜离子的释放规律。采用火焰原子吸收法（FAAS）测定模拟宫腔液（simulated uterine solution，SUS）中TCu220c和TCu380A释放60天的铜离子浓度，并以扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDX）观察试样腐蚀的形态学及腐蚀产物组成成分的表征。实验结果表明，TCu220c和TCu380A在pH值为 5.8，7.2和8.0的SUS液中释放60天后，TCu220c最大铜离子释放速率（~38μg/d ay）为第三天pH值 5.8时取得，TCu380A最大铜离子释放速率（~450μg/day）为第一天pH值 5.8时。TCu380A最高铜离子释放速率为TCu220c的10余倍。铜离子的释放与SUS的pH值、含铜面积及铜的成型过程有关。铜离子
能通过血脑屏障的抗生素 Final revision on November 26, 2020
能够透过血脑屏障的抗生素 青霉素钠难于透过血脑屏障，在无炎症脑脊液 中的浓度仅为血药浓度的1%-3%，在有炎症的脑脊液中浓度可达血药浓度匠5-30%。 氨苄西林透过正常脑膜能力低，但在脑膜发炎 时则透过脑膜的量明显增加，细菌性脑膜炎病人每日按体重ivgtt. 150mg/kg,前3天脑脊液浓度可达ml,以后浓度将随炎症减轻而降低。 舒巴坦-氨苄西林可通过有炎症的脑脊髓膜。 哌拉西林静脉用药后，脑脊液浓度与血清浓度 比为。 阿莫西林静脉用药2g后小时脑脊液浓度达 ug/ml,为血清浓度的8-93%。 头孢唑啉难于透过血脑屏障,在有炎症的脑脊液中也都不能测出药物浓度。 头孢拉定在脑组织中含量较少,仅为血药浓度的5-10%;脑脊液中浓度更低,静脉滴注, 脑脊液浓度仅有甚至不能检测到。 头孢克洛在脑组织中的浓度较低。 头孢呋辛能透过所有组织包括有炎症的脑膜,组织内药物浓度低于血药浓度但高于敏感致病菌的最低抑菌浓度。 头孢噻肟钠脑脊液浓度与脑膜炎症程度和脑脊 液中细胞数有关。 头孢他啶难以通过正常的血脑屏障,当脑膜受损或发炎时,可透过受损脑膜进入脑脊液中。 头孢曲松钠能透过血脑屏障,不论脑膜有无炎症,脑脊液均能达到抑制大多数阴性细菌的有效抑菌浓度(约为2mg/ml) 。 头孢哌酮钠对血脑屏障的渗透性较差,脑膜无炎 症病人的脑脊液中不能测到药物,化脓性脑膜炎病人静注2g后的脑脊液浓度为为血药浓度的1-4%,以头孢哌酮钠100 mg/kg,的剂量治疗细菌性脑膜炎儿童,20
分钟静滴结束后,小时的脑脊液浓度为 ug/ml,脑脊液中头孢哌酮浓度随脑脊液蛋白含量增高而增高,与脑脊液中细胞数无关。 头孢吡肟可通过炎性血脑屏障。 亚胺培南-西司他丁钠(泰能)难于透过血脑屏障,在脑脊液的浓度甚低。 美罗培南(美平)可透过血脑屏障。 硫酸阿米卡星不易透过血脑屏障,但正常婴儿脑 脊液中浓度可达同时期血药浓度的10-20%,当脑膜有炎症时,则可达同期血药浓度的50%。 林可霉素、红霉素不易透过血脑屏障。 克林霉素不能透过正常的脑膜,当脑膜发炎时,可渗入脑脊液,并能进入脑脓肿的脓液中。 盐酸万古霉素、盐酸去甲万古霉素不能迅速穿过正常血脑屏障进入脑脊液中,但脑膜发炎时可渗入脑脊液中并达有效抑菌浓度。 阿昔洛韦脑脊液浓度约为血中的浓度的一半。 更昔洛韦在每8小时或每12小时接受更昔洛韦kg,静滴后,在用药小时测得脑脊液浓度范围从代表相应血药浓度的24-70%。 利巴韦林长期用药后脑脊液内药浓度可达同时 期血浓度的67%。 异烟肼、利福平、吡嗪酰胺、利福喷汀均可透 过血脑屏障,利福平在脑膜有炎症时脑脊液内药浓度增加,乙胺丁醇不易透过血脑屏障,但脑膜炎时脑脊液中的浓度约为血药浓度的15-40%。 甲硝唑在脑脊液中的药浓度为同期血药浓度的43%,少数脑脓肿患者,脓液的药浓度高于同期的血药浓度。 以上总结： 较易透过血脑屏障的抗生素： 哌拉西阿莫西林头孢曲松钠甲硝唑利巴韦林 阿昔洛韦更昔洛韦异烟肼、利福平、吡嗪酰胺、利福喷汀
描述：血脑屏障的天然屏障作用，在保护脑组织的同时也限制了众多药物的入脑转运。芳香开窍类中药能够开窍醒脑、调节血脑屏障通透性，体现出引药上行和脑保护的特性。该文以常见芳香开窍中药冰片、麝香、苏合香、安息香和... [摘要]血脑屏障的天然屏障作用，在保护脑组织的同时也限制了众多药物的入脑转运。芳香开窍类中药能够开窍醒脑、调节血脑屏障通透性，体现出引药上行和脑保护的特性。该文以常见芳香开窍中药冰片、麝香、苏合香、安息香和石菖蒲为代表，综述了近年来芳香开窍中药对血脑屏障通透性调节作用的研究进展，并对其调节机制进行了探讨。此外，结合近年来芳香开窍中药在现代制剂中的应用，笔者认为后续研究应拓宽此类中药的应用，将其芳香开窍的特性与现代药剂学的新剂型、新技术相结合，为脑部疾病的治疗提供新的思路与方法。 血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）是血液与脑组织之间的一道天然屏障，是机体保持脑内环境稳定的重要结构基础和生理机制。BBB可以通过调节血液和脑组织之间的物质交换阻止有害物质入脑，但同时也限制了许多药物的脑内转运，使药物在脑内难以达到适宜的浓度而不能满足脑部疾病治疗的要求。 中医学认为：“心藏神、主神明、主血脉”，“心窍通则神明有主，神志清醒”。凡以开窍醒神为主要功效，常用于治疗闭证神昏的药物，称开窍药，又因其大多具有芳香、辛香之气，故称为芳香开窍药。该类药：“芳香之性走窜”，易透过BBB；引药上行，能促进药物跨过BBB入脑，增加药物在脑内的浓度；且具有脑保护功能。本文以常见芳香开窍中药冰片、麝香、苏合香、安息香和石菖蒲为代表，综述了近年来芳香开窍中药对BBB通透性的调节作用及其机制的研究进展。 1 芳香开窍中药对BBB通透性的影响 1.1 冰片 冰片（borneol）是龙脑香科植物龙脑香Dipterocarpus tubinatus Gaertn.f. 的树脂和挥发油加工品提取获得的结晶。冰片最早见于《名医别录》，称为龙脑香，其别称有龙脑、冰片脑、梅花脑、天然冰片、梅片等，属芳香开窍类药物，其性微寒、味辛苦，归心、肺、脾经。中医谓其作用特点为“独行则势弱，佐使则有功”。《本草纲目》记载冰片能“通诸窍，散郁火”。 1.1.1 本身易透过BBB 冰片相对分子质量为154.24，是一种小分子脂溶性单萜类物质。梁美荣等发现大鼠在灌服冰片5 min后，脑内冰片的浓度即与血清中相同，质量分数达到10 μg·g-1。李伟荣等给小鼠灌胃天然冰片5 min后即在脑内测得冰片，60 min后浓度达到峰值。证实冰片极易
能透过血脑屏障的药物 青霉素钠难于透过血脑屏障，在无炎症脑脊液中的浓度仅为血药浓度的1%-3%，在有炎症的脑脊液中浓度可达血药浓度匠5-30%。 氨苄西林透过正常脑膜能力低，但在脑膜发炎时则透过脑膜的量明显增加，细菌性脑膜炎病人每日按体重ivgtt. 150mg/kg,前3天脑脊液浓度可达2.9ug/ml,以后浓度将随炎症减轻而降低。 舒巴坦-氨苄西林可通过有炎症的脑脊髓膜。 哌拉西林静脉用药后，脑脊液浓度与血清浓度比为0.36-3.65 。 阿莫西林静脉用药2g后1.5小时脑脊液浓度达2.0-40.0 ug/ml,为血清浓度的8-93%。 头孢唑啉难于透过血脑屏障,在有炎症的脑脊液中也都不能测出药物浓度。 头孢拉定在脑组织中含量较少,仅为血药浓度的5-10%;脑脊液中浓度更低,静脉滴注2-.4g, 脑脊液浓度仅有1.2-1.5ug/ml,甚至不能检测到。 头孢克洛在脑组织中的浓度较低。 头孢呋辛能透过所有组织包括有炎症的脑膜,组织内药物浓度低于血药浓度但高于敏感致病菌的最低抑菌浓度。 头孢噻肟钠脑脊液浓度与脑膜炎症程度和脑脊液中细胞数有关。 头孢他啶难以通过正常的血脑屏障,当脑膜受损或发炎时,可透过受损脑膜进入脑脊液中。 头孢曲松钠能透过血脑屏障,不论脑膜有无炎症,脑脊液均能达到抑制大多数阴性细菌的有效抑菌浓度(约为2mg/ml) 。 头孢哌酮钠对血脑屏障的渗透性较差,脑膜无炎症病人的脑脊液中不能测到药物,化脓性脑膜炎病人静注2g后的脑脊液浓度为0.95-7.2ug/ml,为血药浓度的1-4%,以头孢哌酮钠100 mg/kg,的剂量治疗细菌性脑膜炎儿童,20分钟静滴结束后,1.5-2.5小时的脑脊液浓度为1.4-19.2 ug/ml,脑脊液中头孢哌酮浓度随脑脊液蛋白含量增高而增高,与脑脊液中细胞数无关。 头孢吡肟可通过炎性血脑屏障。 亚胺培南-西司他丁钠(泰能)难于透过血脑屏障,在脑脊液的浓度甚低。 美罗培南(美平)可透过血脑屏障。 １
toxifylline on cytosolic calcium and on the erythrocyte mor2 phology during ageing.Clin Hemorheol,1994,14:797～805 9 Y oshida H,Satoh K,Imaizumi T.Activity of platelet activat2 ing factor acetylhydrolase in red cell membrane.Am J Hema2 tol,1992,40:61～63 10 Y oshida H,Satoh K,Takamatsu S.Platelet2activating factor acetylhydrolase in red cell membranes.Does decreased activi2 ty impair erythrocyte deformability in ischemic stroke pa2 tients?Stroke,1993,24(1):14～18 11 G iuffetti G,Aisa G,Mercuri M,et al.Effect of ticlopidine on the neurologic outcome and the hemorheologic pattern in the postacute phase of ischemic stroke,a pilot study.Angiology, 1990,41(7):505～511 12 Chan YW,Kay CS.Pentoxifylline in the treatment of acute ischaemic stroke:a reappraisal in Chinese stroke patients. Clin Exp Neurol,1993,30:110～116 13 Kuzuya F,Hayakawa M.Effect of nisoldipine on red cell de2 formability and platelet aggregation in stroke patients. Arzneimttelforschung,1994,44:1214～1216 14 范家骏,赵国欣.血液流变学基础与临床.西安:陕西科学技术出版社,1995:321 (1996212218收稿 1997204228修回) 血脑屏障对大分子肽类药物的通透性 第二军医大学长海医院神经内科(200433) 许金明 综述 郑惠民 审校 摘要 血脑屏障对大分子肽类药物的通透性直接关系到中枢神经系统疾病的药物治疗效果。对血脑屏障的药物转运机制、影响大分子肽类药物血脑屏障通透性的因素以及大分子肽类药物血脑屏障通透性的可能途径及其临床意义的研究,是提高大分子肽类药物疗效,降低治疗成本的重要课题。 关键词 血脑屏障;大分子肽类药物;通透性 要使药物在中枢神经系统(CNS)中发挥治疗作用,药物必须首先能够通过血脑屏障(BBB),从循环血到达CNS的细胞外液并达到有效浓度,这对CNS疾病药物治疗的有效性具有决定性的意义。而大分子药物(主要是蛋白质及肽类)过去一直被认为是不能透过BBB 的,直至70年代中期由Kastin首次证明外周应用促肾上腺皮质激素(ACTH)等肽类物质可完整透过BBB以后,BBB这种静态的屏障观点才逐渐被所谓CNS内外物质与信息交换界面的新观点所取代。随着研究的不断深入,已有越来越多的实验表明,大分子肽类药物不仅可以透过BBB,而且很可能主要是靠透过BBB而不是靠神经运输到达CNS中作用部位的。现对大分子药物透过BBB的机制及增大其BBB 通透性的可能途径等研究进展作一综述,并展望其在临床实践中的意义。 1 血脑屏障的解剖和生理基础 BBB是CNS与外周血循环之间物质交换的调节器。它对于非必需的或有害的循环成分来说是一道屏障,而对于CNS功能必需的重要物质来说则是通道[1]。在解剖结构上,BBB在CNS的绝大部分区域是由脑毛细血管内皮细胞、基膜及足突组成的。内皮细胞含有极少的胞饮小泡,内皮细胞间存在着紧密连接。在大多数非神经组织中,毛细血管壁上的内皮细胞之间存在大量直径约为50nm的跨细胞孔或裂隙,水、电解质以及部分大分子物质可自由通过,但在脑毛细血管内皮细胞之间则很少有这种孔隙,而代之以紧密连接。这种紧密连接,即使用分子量较小的示踪剂微过氧化酶和镧离子也不能透过。但BBB并不是静止的、非渗透性屏障,而是动态的、可渗透性屏障。不仅小分子、脂溶性物质可通过自由扩散或易化扩散透过BBB,而且许多大分子、亲水性物质及神经肽类也可以通过非饱和的跨膜扩散(transmem2
透过血脑屏障的抗生素 青霉素钠难于透过血脑屏障，在无炎症脑脊液中的浓度仅为血药浓度的1%-3%，在有炎症的脑脊液中浓度可达血药浓度匠5-30%。 氨苄西林透过正常脑膜能力低，但在脑膜发炎时则透过脑膜的量明显增加，细菌性脑膜炎病人每日按体重ivgtt. 150mg/kg,前3天脑脊液浓度可达2.9ug/ml,以后浓度将随炎症减轻而降低。 舒巴坦-氨苄西林可通过有炎症的脑脊髓膜。 哌拉西林静脉用药后，脑脊液浓度与血清浓度比为0.36-3.65 。 阿莫西林静脉用药2g后1.5小时脑脊液浓度达2.0-40.0 ug/ml,为血清浓度的8-93%。 头孢唑啉难于透过血脑屏障,在有炎症的脑脊液中也都不能测出药物浓度。 头孢拉定在脑组织中含量较少,仅为血药浓度的5-10%;脑脊液中浓度更低,静脉滴注2-.4g, 脑脊液浓度仅有1.2-1.5ug/ml,甚至不能检测到。 头孢克洛在脑组织中的浓度较低。 头孢呋辛能透过所有组织包括有炎症的脑膜,组织内药物浓度低于血药浓度但高于敏感 致病菌的最低抑菌浓度。 头孢噻肟钠脑脊液浓度与脑膜炎症程度和脑脊液中细胞数有关。 头孢他啶难以通过正常的血脑屏障,当脑膜受损或发炎时,可透过受损脑膜进入脑脊液中。头孢曲松钠能透过血脑屏障,不论脑膜有无炎症,脑脊液均能达到抑制大多数阴性细菌的
有效抑菌浓度(约为2mg/ml) 。 头孢哌酮钠对血脑屏障的渗透性较差,脑膜无炎症病人的脑脊液中不能测到药物,化脓性脑膜炎病人静注2g后的脑脊液浓度为0.95-7.2ug/ml,为血药浓度的1-4%,以头孢哌酮钠100 mg/kg,的剂量治疗细菌性脑膜炎儿童,20分钟静滴结束后,1.5-2.5小时的脑脊液浓度为1.4-19.2 ug/ml,脑脊液中头孢哌酮浓度随脑脊液蛋白含量增高而增高,与脑脊液中细胞数无关。 头孢吡肟可通过炎性血脑屏障。 亚胺培南-西司他丁钠(泰能)难于透过血脑屏障,在脑脊液的浓度甚低。 美罗培南(美平)可透过血脑屏障。 硫酸阿米卡星不易透过血脑屏障,但正常婴儿脑脊液中浓度可达同时期血药浓度的 10-20%,当脑膜有炎症时,则可达同期血药浓度的50%。 林可霉素、红霉素不易透过血脑屏障。 克林霉素不能透过正常的脑膜,当脑膜发炎时,可渗入脑脊液,并能进入脑脓肿的脓液中。盐酸万古霉素、盐酸去甲万古霉素不能迅速穿过正常血脑屏障进入脑脊液中,但脑膜发炎时可渗入脑脊液中并达有效抑菌浓度。 阿昔洛韦脑脊液浓度约为血中的浓度的一半。 更昔洛韦在每8小时或每12小时接受更昔洛韦2.5mg/kg,静滴后,在用药0.25-5.67小时测得脑脊液浓度范围从0.31-0.68ug/ml,代表相应血药浓度的24-70%。 利巴韦林长期用药后脑脊液内药浓度可达同时期血浓度的67%。