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
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导的内吞作用形成内吞小体,把铁送入内皮细胞,Tf2Tf R复合物再回到细胞表面,Tf与Tf R解离后又回到血液循环中。积存在内皮细胞中的铁离开内皮细胞进入脑组织,其机制尚不清楚。有人推测铁是以二价铁的形式穿过内皮细胞基膜进入脑组织的,但此点还需研究证实。Tf R介导脑内皮细胞铁的吸收具有饱和性,维持脑内铁的平衡。Tf R具有位点专一,靶导向的特点,由此可利用Tf R的单克隆抗体作为向脑转送生物大分子的载体,通过受体介导的内吞使药物穿过BBB,此是迄今为止最有效的生理学方法。Tf R单克隆抗体与内皮细胞上的Tf R 结合,通过受体介导的内吞,抗体被送入细胞,接在单抗上的药物(包括蛋白质等生物大分子)也被送入细胞内。用这一递送体系已将神经生长因子穿过BBB送入脑内。基于在Tf R介导下,Tf可进入细胞内的原理,有人成功地用“转铁蛋白—多聚阳离子”共轭物转移DNA到细胞内。同样,也可用此系统转移核苷酸到脑内以进行基因治疗,此为开辟脑病的基因治疗带来很大希望。
1.3 酶的屏障功能 定位于BBB部位的酶的起到维持脑内神经传递及内环境的稳定作用。这些酶包括单胺氧化酶A和B (MAOA、MAOB)、儿茶酚0—甲基转移酶、芳香胺酸脱羧酶、r2谷胱苷肽转肽酶(r2GGTP)等,它们参与了中枢系统内神经递质的降解。如:内皮细胞胞浆中的芳香氨酸脱羧酶和单胺氧化酶系统使正常血循环中的单胺类神经递质及其前体不能通过BBB。由此,脑毛细血管内皮细胞独特的酶系统的存在是脑内神经递质稳定的必要条件。脑内皮细胞膜表面的Na+2K+2 A TP酶活性是外周毛细血管内皮细胞膜上同类酶的500;同时脑血管内皮细胞内A TP酶活性明显高于其它部位的血管内皮细胞,且线粒体含量是其它部位血管内皮5或6倍,表明其代谢十分活跃,此是物质转运的基础。
2 影响血脑屏障功能的因素
2.1 高渗溶液 用高渗溶液(如高露醇)灌注颈动脉,可使血脑屏障开放,这一过程是可逆的;高渗溶液也可使脑肿瘤血脑屏障开放,由此提高肿瘤区域药物浓度。通过大量的实验研究和临床证明,大多研究者都认为此方法对提高脑肿瘤的动脉介入化疗效果具有重要意义,且对应用中的副作用多持乐观态度。由于脑肿瘤时的血脑屏障较正常血脑屏障开放持续的时间短,所以提示应掌握好给药时间。
2.2 高温 高温会使BBB的通透性增加,导致脑水肿、脑细胞损伤。有人认为主要是通过NO上调有神经毒性的强啡呔的免疫活性而致,且用NOS(一氧代氮合酶)抑制剂可削弱强啡肽的免疫活性,从而减弱BBB的损害。由于高温对BBB的作用,有人利用超声诱导轻度高温(USHT)可逆而无损伤性的增加了牛BBB上疏水性药物的通透性,包括P2gp底物的通透。为药物通过BBB提供了一种可行的方法。
2.3 外伤 研究认为脑外伤致BBB通透性增加与a2TNF产生增加有关。a2TNF激活鸟苷酸环化酶、蛋白酪氨酸激酶,由此使BBB通透性增加从而使中等大小(适度)分子通过增加;并且认为镁可能削弱外伤性脑损伤所致的BBB通透性的增加,其机制尚不清楚。
2.4 冷冻 脑冻伤时血管内皮生长因子A(V EGF2A)在脑血管内皮上的高度表达是导致BBB通透性增加的一个因素。而同时表达增加的血管内皮细胞生长因子B(V EGF2B)在血脑屏障完整性的维持、脑冻伤后血管的生成中起着重要的作用。
2.5 肿瘤 不同性质的脑肿瘤引起血脑屏障功能不同改变。星形胶质细胞瘤组织中的血管对葡萄糖转运增加,而一些脑转移瘤组织的血管则使葡萄糖转运减少。同一肿瘤组织的不同区域,其血脑屏障改变程度亦不相同。应用细胞化学和电子显微镜技术观察胶质细胞瘤时,血脑屏障的改变主要是紧密连接开放,由此使葡萄糖的通透性增加。血脑屏障这种病理情况下的改变机制被认为与间质金属蛋白酶水解基膜的高分子蛋白有关。
2.6 年龄 年幼的BBB较年轻的BBB通透性高,而年老的BBB较年轻的BBB更易受损。新生儿核黄疸在临床上早已备受关注。早年发现台盼蓝由血液进入胎脑或新生儿脑受到的阻抗要比成年脑少。同时对鼠、兔、猫和狗的研究结果也见到示踪剂渗入未成熟脑比成年脑容易。新生儿黄疸病容易引起脑基底核的胆红素浸润,导致核黄疸,而成年人黄疸病很少发生此类病变,因而推测新生儿血脑屏障未发育成熟,是引起核黄疸的重要原因之一。康仲涵等通过透射电镜观察发现胎儿和新生儿脑尾状核血脑屏障未成熟,主要表现为:内皮有孔,内皮基膜较薄,部分内皮无完整的基膜,胶质膜也不完整。这些形态学特点决定了新生儿尾状核血脑屏障通透性比成人大,而且比大脑其它部分也大。张燕宏等认为新生儿高胆红素血症(> 272umol/L)时,颅内动脉血流速度较正常新生儿显著增高,由此推测在某种病理情况下,如酸中毒促进尾状核中的血脑屏障更加开放,血流速度加快,胆红素以被动扩散方式经内皮孔或以胞饮作用越过毛细血管内皮增加;而后通过不完整的胶质膜缺口,引起新生儿核黄疸。
Erdincler等在脑冻伤鼠实验中发现:年老鼠BBB被破坏的程度、脑内水含量增多都较年轻鼠更为严重,且BBB损害也较年轻鼠容易。
(参考文献22篇略)
抗微生物药的合理应用
凌广略
(重庆市第二卫生学校,重庆402260)
抗菌药物是临床应用范围广、品种繁多的一大类药品。自从1935年第一个磺胺药应用于临床和1941年青霉素问世后,抗菌药物迅速发展,目前用于临床的已有200余种,治愈并挽救了无数患者的生命。然而,抗菌药物应用数十年来,一些问题逐
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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
·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)
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。常见的如细胞穿膜肽，其与脂类间存在相互作用，可以增加细胞间隙，使药物更易渗透。 2．离子导入技术和电制孔技术可以利用皮肤上的孔道促使不电离的药物进入人体局部组织或血液循环． 3．因为皮肤屏障主要成分就是脂质，所以现在出现了一种用脂质包裹药物经皮给药的给药方式。该方法刺激小，能够达到药物缓释的目的，甚至可以一定程度营养皮肤。 气血屏障 气血屏障是肺内让氧气与血液携二氧化碳交换的场所。其由肺泡表面液体层，I型肺泡细胞与基膜，薄层结缔组织，毛细血管基膜与内皮组成，既保证了内环境不与外界直接接触，又保证了人体必要的气体交换的进行。肺泡表面液体层，I型肺泡细胞与基膜，薄层结缔组织，毛细血管基膜与内皮。 血睾屏障 血睾屏障是由毛细血管腔和曲细精管腔之间的毛细血管、淋巴管的内皮细胞和基底膜、肌样细胞、曲细精管基底膜和支持细胞等构成。该屏障能够阻挡大分子物质通过曲细精管上皮细胞间隙进入管腔。血睾屏障的存在形成了免疫屏障。阻止机体产生针对精子的抗体，避免自身免疫反应。同时防止了有害物质对精子发生发育的干扰，保证了精子发育的正常微环境。
bloodbrainbarrier；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（多半是有害的）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。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。 血脑屏障是血-脑、血-脑脊液和脑脊液-脑三种屏障的总称。 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膜包围着。 ③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。 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。 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
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-睾丸屏障是由相邻的支持细胞的浆膜互相交织融合成一层紧密连接，形成一个不能让血循环内的物质任意渗透到曲细精管内的保护带，由生精小管基底膜相邻的支持细胞以特殊结构连接，及与相距较远的睾丸间质小血管内皮细胞之间的紧密连接构成，是所有血组织屏障中最紧密的连接方式。血睾屏障可以阻止血液中的大分子物质透过生精上皮间隙进入近管腔室；能阻止近管腔室内的雄激素结合蛋白外逸；由于血睾屏障的存在，把生精上皮近管心部分的抗原物质与机体的循环系统分隔开，从而防止了自身免疫反应的发生；还具有调控生精细胞分裂和分化、维持曲细精管内有利于精子发生和成熟排放的特殊微环境等作用。 对用药的影响： （1）药物透过血-脑屏障的能力通常与药物本身的相对分子质量、脂溶性、荷电性、同血浆蛋白的结合能力以及特定的载体或受体转运系统有关。亲水性的、分子量大的药物难以通过，一些亲脂性的、分子量适宜的药物虽能透过血脑屏障，但易被血脑屏障上的外排泵转运出来，致脑内有效药物浓度低且作用时间短。 （2）肺部具有较大的吸收表面积，肺泡表皮薄，血流丰富，气血屏障小，肺泡与周围毛细血管衔接紧密；肺部的生物活性代谢酶活性相对较低，无肝首过效应，有利于提高药物的生物利用度。肺部给药是一种很好的给药方式，尤其是可以高效传递分子量较大的蛋白质和多肽类药物。 （3）一些弱酸或弱碱性药物、脂溶性的、分子量较小的能够通过胎盘屏障；随着妊娠时间延长，绒毛表面积增加，膜厚度下降，药的通透性也可增加。因此许多药物都可能通过胎盘屏障进入胎儿体内从而对胎儿的发育产生影响。但进人胎儿体内的药，大部分要经过肝脏的
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
blood brain barrier；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（多半是有害的）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。 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。 血脑屏障是血-脑、血-脑脊液和脑脊液-脑三种屏障的总称。 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膜包围着。 ③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。 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。
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