血脑屏障
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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。
神经系统疾病的血脑屏障损伤与修复随着现代医学的进步,人们对于神经系统疾病的认知和治疗已经取得了显著的进展。
然而,在神经系统疾病的治疗过程中,血脑屏障(blood-brain barrier,BBB)的损伤成为一个不可忽视的问题。
本文将从什么是血脑屏障、血脑屏障在神经系统疾病中的损伤和修复等多个方面进行论述。
第一部分:什么是血脑屏障?血脑屏障是指存在于脑血管内衬的血脑层细胞之间以及这些细胞与周围组织之间形成的一系列生物、生理作用,起到保护大脑环境稳定和调控物质通透性的作用。
正常情况下,血脑屏障限制了大多数物质由外界通过血液进入到中枢神经系统。
它主要由毛细血管内皮细胞间紧密连接而形成,并受到特殊类型的细胞——像神经胶质细胞一样的脑脊液泡上皮细胞的紧密联合控制。
第二部分:血脑屏障在神经系统疾病中的损伤血脑屏障在一些神经系统疾病中常常遭受到不同程度的损伤,导致大量物质从外周血液进入到中枢神经系统,从而引发一系列严重后果。
例如,在中风(stroke)事件中,缺氧、充血和由免疫过程引起的炎性反应可导致血脑屏障受损,使得一些有害因子如细胞色素C、凝集酶-颚口群(complement-cascade)等逸出并激活并发症。
此外,多发性硬化症(multiple sclerosis)也是一个典型例子,该疾病会导致“渗漏”现象加剧和自身免疫现象频发。
异常活化的T淋巴细胞和B淋巴细胞通过释放多种介质使脓毒素库积聚增加,上述物质可汇集于体内的血管细胞间隙分子基质中,并最终破坏了原本紧密连接的内皮细胞。
第三部分:血脑屏障修复的机制鉴于血脑屏障的重要性,科学家们开始研究和探索修复受损的BBB。
在这一过程中,许多机制被发现并提出。
一种方法是通过舒张毛细血管,以减少血液流动速度和结构重新组装。
充盈率或水合作为调节器可以阻止大之入侵分子进入大限干细胞而定位Willebrand因子-样a(众:丝乃亚Bernd-von),并使其彼此吸引起来,增强他们在丛生玻璃体上形成近心性免疫反应。
血脑屏障的组成结构-回复血脑屏障(blood-brain barrier)是大脑和周围血液之间的一道重要屏障,可以保护大脑免受外界有害物质的侵害,并调节大脑内外物质的交换。
它起着维持大脑内环境相对稳定的关键作用。
血脑屏障的组成结构是由多个细胞和分子组成的复杂网络,其中包括血管内皮细胞、紧密连接蛋白、基底膜和心血管系统。
血脑屏障的主要组成结构是血管内皮细胞。
血管内皮细胞是大脑血管内壁的一层细胞,它们具有高度结构相似性和功能特异性。
血脑屏障在内皮细胞的幕布下构成,通过特殊的细胞间连接(如紧密连接和连接蛋白)和细胞内的特殊运输系统来控制物质的通过。
紧密连接是内皮细胞之间的特殊连接类型,通过它们,细胞间的物质无法通过空隙或间隙渗透到大脑组织。
同时,内皮细胞上的连接蛋白会增强细胞间的紧密度,进一步阻止外部有害物质的进入。
在血管内皮细胞下方,有一层名为基底膜的结构,它起着支持和保护细胞的作用。
基底膜由多种不同的组分构成,如胶原蛋白、纤维蛋白、蛋白多糖和粘多糖等。
基底膜通过其具有一定的电荷和孔隙结构,限制了许多大分子物质的通过。
血脑屏障的形成还依赖于心血管系统。
大脑与身体其他部分的血流是分开的,这是为了防止外部有害物质进入大脑。
血脑屏障通过三种途径与心血管系统联系起来,分别是脑室系统、脑血管系统和脑脊液系统。
脑室系统由四个脑室以及它们之间的通道组成,脑室内的脑脊液扮演着传递营养物质和废物的重要角色。
脑血管系统主要由由脉管组成,通过它们,血液中的营养物质和氧气可以送到大脑细胞,并带走废物和二氧化碳。
脑脊液系统则是一系列通道和腔隙,它们负责脑室系统和脑血管系统之间的物质交换。
此外,血脑屏障还包括其他细胞和分子,如星形胶质细胞、微胶质细胞、鞍上动静脉堤坝、来自免疫系统和炎症反应的细胞等。
这些细胞和分子能够进一步加强血脑屏障的功能,维持大脑内环境的稳定性。
综上所述,血脑屏障的组成是多种细胞和分子的复杂网络。
血管内皮细胞、紧密连接蛋白、基底膜和心血管系统是血脑屏障的主要组成结构。
血脑屏障-V1血脑屏障是指把大脑和脑脊液与其周围的血管和其他组织隔离的一道保护屏障,其主要作用是保护大脑免受有害物质的侵害。
本文将从以下几个方面来详细介绍血脑屏障的作用、结构和功能。
一、作用血脑屏障主要的作用是阻挡外界有害物质进入大脑。
这些有害物质包括细菌、病毒、毒品等。
如果这些物质能够顺利地进入大脑,将会对神经系统造成极大的伤害。
因此,通过调节物质的进出来保持大脑环境的稳定性和平衡性。
二、结构血脑屏障由脑血管内皮细胞和周围胶质细胞组成。
脑血管内皮细胞之间连接的密不透水性连接点,可以防止外来物质的渗透。
胶质细胞也称为神经胶质细胞,它们充实了神经系,并在神经元之间携带导体。
血脑屏障周围的胶质细胞,在血管外形成了一层密集的垫层,成为外血脑屏障,这是进一步保护保护大脑的重要组成部分。
三、功能血脑屏障的主要功能是保护大脑免受有害物质的侵害。
除此之外,它还有以下几个重要的功能:1、维持大脑内部环境:血脑屏障可以改变物质在脑脊液和神经元之间的交换速度,保持大脑内部环境的相对稳定性。
2、调节激素水平:血脑屏障不仅可以防止有害物质的侵入,而且它还可以定量地通过激素、药物等物质的穿透性来调节激素水平。
3、与神经元进行通讯:胶质细胞作为脑脊液和神经元之间的信息传递媒介,它可以改变物质在脑脊液和神经元之间的交换速度,与周围神经元进行通讯。
总之,血脑屏障在保证大脑健康的过程中发挥了至关重要的作用。
虽然它能够有效地阻挡大多数有害物质的侵入,但是,如果经常接触一些对大脑有害的物质,如毒品、有毒化学制品等,也可以破坏血脑屏障的完整性,从而危害人体健康。
因此,在生活中,一定要注意保护自己的脑部健康。
bloodbrainbarrier;血脑屏障是指脑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。
神经组织生化--第一节血脑屏障第十四章神经组织生化(Biochemistry of Neural Tissue)神经组织生化或称神经生化学(neurochemistry),半个多世纪以来已发展成为一门独立的学科。
然而,由于神经系统结构和功能极为复杂以及研究方法上的难度较大,迄今积累的资料还很不完备,特别是有关代谢与功能间的内在联系,很多问题还不十分清楚。
因此,本章仅就与医学关系较密切的某些问题,有选择地加以介绍,而不是系统地阐述。
第一节血脑屏障大约在一百年前就已发现,给动物注入活性染料,全身组织都染上色而唯独脑组织却不染色。
但是如果把染料直接注入蛛网膜下腔,则脑组织迅速被染色。
以后的大量实验研究表明,有些物质完全不能由血进入脑组织间液;有些物质进入很缓慢;而有些物质的进入颇为迅速。
总之,在血-脑之间有一种选择性地阻止某些物质由血人脑的“屏障(barrier)”存在,称为血脑屏障(BBB)。
血脑屏障的功能在于保证脑的内环境的高度稳定性,以利于中枢神经系统的机能活动,同时能阻止异物(微生物、毒素等)的侵入而有保护作用。
一、血脑屏障的结构特点血脑屏障的物质基础是脑的毛细血管,它与其他组织中的毛细血管不同,有以下三个特点:(1)脑毛细血管内皮细胞间相互“焊接”得十分紧密,不象其他组织毛细血管壁那样有较大的缝隙;(2)毛细血管内皮细胞外的基底膜(b asement membrane)是连续的;(3)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。
由此可见,物质由血液进入脑组织间液要穿越较多的层次,包括脂性的(质膜)和非脂性的(基底膜)膜的结构。
其中,穿越毛细血管内皮细胞是关键性的步骤。
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(pi nocytosis)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。
体外血脑屏障模型建立
体外血脑屏障模型建立是一项重要的实验技术,该技术可以用来模拟人体的血脑屏障功能,以研究药物透过血脑屏障的能力,从而为药物研发提供更加准确的实验数据。
建立体外血脑屏障模型的过程主要分为以下几个步骤:首先,需要从动物(例如小鼠)的脑部获取毛细血管,然后将这些毛细血管培养在细胞培养皿中。
其次,需要向这些毛细血管中加入人类脑部内皮细胞(BMEC),这些细胞可以在培养皿中生长并形成一层膜状结构。
最后,将实验所需的药物或其他物质加入培养皿中,以观察其是否能够通过膜状结构进入毛细血管内。
通过建立体外血脑屏障模型,可以更加准确地评估药物的透过血脑屏障的能力,从而为药物研发提供科学依据。
同时,这项技术也可以用来研究血脑屏障的结构和功能,为神经系统疾病的治疗提供更深入的理解和探索。
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血脑屏障的组成结构1.引言1.1 概述血脑屏障是位于脑血管壁上的一道特殊的生物屏障,它起到了维护大脑内环境稳定和保护神经组织的重要作用。
血脑屏障通过精细调控和限制物质的进出,使得大脑能够在一个相对稳定的内部环境中运行。
血脑屏障主要由血脑屏障内皮细胞、基底膜和四类细胞外基质组成。
血脑屏障内皮细胞是形成屏障的主要细胞类型,它们具有严密的连接和特殊的转运通道,可以选择性地限制物质通过。
基底膜是一层结构完整的薄膜,位于内皮细胞的外侧,它起到了支持和维护内皮细胞的作用。
在基底膜之外,还存在着四类细胞外基质,它们主要参与了细胞外信号传导和细胞外基质的组织结构。
血脑屏障的主要功能是稳定和调节大脑内部环境。
它能够阻止多数物质通过,如外源性有毒物质和细菌等,以保护大脑免受外界的侵害。
同时,血脑屏障可以通过主动转运和通透性调节来保证大脑对必需物质和代谢产物的有效供应和排泄。
血脑屏障在维持大脑功能正常运行过程中起到了不可或缺的重要作用。
本文将详细介绍血脑屏障的基本概念、作用机制以及组成结构。
我们将探讨血脑屏障内皮细胞的特殊结构和功能,解析基底膜在血脑屏障中的重要作用,并具体介绍血脑屏障外四类细胞外基质的功能和相互关系。
最后,我们也将探讨血脑屏障的重要性以及其在疾病治疗和药物研发中的研究意义。
通过深入了解血脑屏障的组成结构和功能,我们可以更好地理解和应用于相关疾病的治疗和研究工作。
1.2文章结构文章结构介绍:在本篇文章中,我们将详细探讨血脑屏障的组成结构。
为了更好地理解血脑屏障的作用和重要性,我们首先会对血脑屏障的基本概念和作用进行介绍。
随后,我们将着重介绍血脑屏障的主要组成结构,深入了解其中的组织成分和功能。
最后,我们将总结血脑屏障的重要性以及研究血脑屏障的意义。
通过本文的阅读,读者将对血脑屏障的组成结构有更深入的了解,并能够从更全面的角度认识血脑屏障的重要性和研究意义。
1.3 目的本文的目的是介绍血脑屏障的组成结构。
血脑屏障受损和血管源性水肿概述完整血脑屏障(BBB)是脑容量调节的基础,它可以严格限制小分子物质(如钠离子和氯离子)经被动转运方式通过颅脑毛细血管,血脑屏障完整时只有水分子可以经被动转运自由通过该半透性的毛细血管膜,虽然载体介导的主动转运是脑营养以及间质环境形成的基础,但是该转运方式不参与脑容量调节(图1)。
(图1,图片来源:Grande PO.The 'Lund Concept' for the treatment of severe head trauma--physiological principles and clinicalapplication[J].Intensive Care Med,2006,32(10):1475-84)(图1a为完整的血脑屏障:正常情况下,血管、组织液和细胞内液体交换的驱动力呈平衡状态,进出毛细血管或细胞膜的液体净值为零,三部分的晶体渗透压相差不大(约等于5500mmHg);跨毛细血管静水压和血浆渗透压相似。
而由静水压和胶体渗透压不平衡引起的水分子滤过会通过间质液稀释引起的反向渗透梯度有效阻止。
因此正常颅脑可以在脑血管静水压和渗透压变化引起的容量变化中免受损害;图1b为受损的血脑屏障:当毛细血管膜对小分子物质的通透性增加时,会出现类似其他器官的“微孔通透”状态,此时间质液稀释引起的反向渗透梯度降低,只能通过升高颅内压进行代偿。
)当发生细菌性脑膜炎或严重颅脑创伤时,血脑屏障的完整性受到破坏,此时全身血压变化对颅内压的影响增加。
图2显示了猫发生细菌性脑膜炎前后全身血压变化对颅内压的影响,从图中可以看出,在出现细菌性脑膜炎前,将猫全身血压升高30mmHg,颅内压仅表现为轻度升高;但是当猫出现细菌性脑膜炎时,若血压升高30mmHg,颅内压升高幅度会显著增加,从该研究可以看出,血脑屏障完整性受到破坏时,全身血压变化对颅内压的影响明显增加。
另有研究发现,血脑屏障受损时毛细血管静水压每升高1mmHg,颅内压相应升高8mmHg (图3)。
血脑屏障研究及其相关应用血脑屏障是保护大脑免受外界毒素和病毒侵袭的重要屏障。
它位于脑组织和血液之间,由一层由紧密细胞连接而成的膜组成。
这层膜具有高度的选择性,能够让必须进入脑内的营养物质通过,但对各种有害物质则进行拒绝。
血脑屏障作为一道坚实的屏障,能够保护脑部神经元和神经系统不受外界毒素的损害,但它同时也给众多医疗科技领域带来了很大的挑战。
研究人员需要战胜这个屏障,才能接近和治疗脑部疾病。
一些脑部疾病,例如脑癌、阿尔茨海默病等,疾病的治疗和诊断需要进入脑内。
但血脑屏障的严格防御策略,使得很难将外部医学剂量输送到脑内。
随着生物技术的发展,科研人员发现可以利用纳米粒子对脑部疾病进行精准的治疗,这给科研人员在研究血脑屏障方面提供了新的思路。
近年来,神经科学家和生物技术专家利用纳米技术研制出一种可穿越血脑屏障的纳米粒子。
这种纳米粒子可以通过屏障,将药物输送到脑内。
这种治疗方法的好处在于,患病脑部区域能够集中治疗,最大限度地减少副作用和创伤。
在神经科学领域,血脑屏障对于治疗许多神经退行性疾病具有重要作用。
比如,患有阿尔茨海默病的病人中,大脑细胞增加而血脑屏障含量减少。
血脑屏障研究的提升,让科学家能够通过治疗血脑屏障来对阿尔茨海默病进行有效治疗。
利用单个抗体可以清除类似于突触相互作用的损伤物质,这将促进神经元再生和细胞活力。
更进一步地说,通过深入理解血脑屏障的生理特性,科学家可以探索如何阻止血液中的粘附分子与脑部微血管壁细胞的结合,动态控制,减缓创伤的速度并帮助更新血脑屏障。
值得注意的是,血脑屏障除了在神经科学领域有重要作用,还与药物的代谢和药物跨膜输送有密切关系。
了解血脑屏障的生理特性可以更好地设计、开发和改进药物形式和传递系统,并减少不良反应和治疗失败率。
总之,了解血脑屏障的生理特性和研究其相关应用具有重要的意义。
这对于治疗神经系统疾病和开发更有效的药物治疗方案具有重要意义,使得科学家们可以与恶性肿瘤、阿尔茨海默病等重大疾病做斗争。
促进药物通过血脑屏障的方法药物通过血脑屏障是治疗神经系统疾病的重要途径。
血脑屏障是由脑血管内皮细胞和周围神经组织细胞构成的,它能够阻止大多数药物进入脑组织,从而保护脑组织免受外界有害物质的侵害。
但是,对于治疗神经系统疾病的药物来说,血脑屏障的存在却成为了一道难以逾越的障碍。
因此,促进药物通过血脑屏障的方法成为了研究的热点之一。
一、改变药物的物理化学性质药物的物理化学性质是影响药物通过血脑屏障的重要因素。
药物的分子量、极性、脂溶性等因素都会影响药物通过血脑屏障的能力。
因此,改变药物的物理化学性质是促进药物通过血脑屏障的一种方法。
1. 改变药物的分子量药物的分子量越小,越容易通过血脑屏障。
因此,可以通过改变药物的分子量来促进药物通过血脑屏障。
例如,利用聚乙二醇等高分子化合物将药物包裹起来,可以增加药物的分子量,从而提高药物通过血脑屏障的能力。
2. 改变药物的极性药物的极性越小,越容易通过血脑屏障。
因此,可以通过改变药物的极性来促进药物通过血脑屏障。
例如,将药物转化为脂溶性的前体物质,通过代谢转化后再恢复为原药物,可以降低药物的极性,从而提高药物通过血脑屏障的能力。
二、利用药物转运体药物转运体是血脑屏障上的一类膜蛋白,它们能够将药物从血液侧转运到脑组织侧,从而促进药物通过血脑屏障。
因此,利用药物转运体是促进药物通过血脑屏障的一种方法。
1. 利用药物转运体的亲和性药物转运体有不同的亲和性,可以选择与药物具有亲和性的转运体来促进药物通过血脑屏障。
例如,利用葡萄糖转运体将药物包裹起来,可以提高药物通过血脑屏障的能力。
2. 利用药物转运体的竞争性药物转运体之间存在竞争关系,可以利用这种竞争性来促进药物通过血脑屏障。
例如,利用一些药物转运体的竞争性来降低其他药物的转运,从而提高目标药物通过血脑屏障的能力。
三、利用超声波超声波是一种高频振动的机械波,可以通过产生微小的气泡来破坏血脑屏障,从而促进药物通过血脑屏障。
血脑屏障的组成与功能分析血脑屏障(Blood-Brain Barrier,BBB)是指自然界中维持人脑正常生理机能与环境物质平衡的一个重要屏障,它位于毛细血管内壁,阻隔血液与脑组织的直接接触,控制外界物质的自由进出。
血脑屏障不仅防止对神经元和胶质细胞的伤害,同时它对外界环境物质、毒物、药物和病原菌等攻击有一定的保护作用,它对脑内外环境的维持发挥着至关重要的作用。
一、血脑屏障的组成血脑屏障的组成包括四部分:内皮细胞、基膜、星形细胞和内皮细胞膜上的紧密连接。
(一)内皮细胞血脑屏障的内皮细胞是毛细血管内壁的细胞,其形态、结构和功能与体外的小血管内皮细胞有很大差异。
血脑屏障内皮细胞有很多小瘤,形成了微小的突起,隆起部分中间有一个小孔,孔径大小能够改变,通过这个小孔可以控制外界物质的进出。
(二)基膜内皮细胞的外侧是一层基膜,基膜含有胶原蛋白、支持性蛋白、卵白质等,具有强健的机械支持力。
(三)星形细胞星形细胞,又称脑脊髓脉络丛细胞,是血脑屏障的主要组成部分之一,它们位于内皮细胞的外侧,贴着毛细血管外膜。
星形细胞具有支持、饮食、分泌、毒物清除等功能,在血脑屏障的发育中起到重要的作用。
(四)紧密连接毛细血管内皮细胞膜上的紧密连接是整个血脑屏障中最为重要的结构部分。
血脑屏障的微血管壁面上,内皮细胞之间存在着一层紧密连接,这种组织特性使血脑屏障能够维持很高的抗透过性,不会让外界病原菌、毒素等入侵到脑组织细胞中去,这有效保护了脑组织的完整性。
二、血脑屏障的功能血脑屏障是维持人脑功能及环境物质平衡的一个重要屏障,其主要功能包括以下几个方面:(一)隔离性作用血脑屏障的隔离性作用,使得进出脑组织的物质不发生扰动,保证了脑内外环境基本稳定。
这对于脑功能正常维持、病毒或细菌的侵入和脑内肿瘤的扩散等症状形成都具有很大的保护作用。
(二)物质交换作用血脑屏障的物质交换作用是指具有高度特异性的运输通道。
它控制脑内外的体液与物质交换,维持脑内外环境的化学平衡。
血脑屏障
血脑屏障英文名称:blood brain barrier
定义:机体参与固有免疫的内部屏障之一,由介于血循环与脑实质间的软脑膜、脉络
丛的脑毛细血管壁和包于壁外的胶质膜所组成,能阻挡病原生物和其他大分子物质由
血循环进入脑组织和脑室。
blood brain barrier;血脑屏障是指脑毛细血管阻止某些物质(多半是有害的)由血液进入脑组织的结构。
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。
血脑屏障的结构
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底膜包围着。
③基底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。
血脑屏障现象的发现
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。
而在成人黄胆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。
血脑屏障的正常功能
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陷的。
屏障的部位
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。
其根据如下:
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
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。
中枢神经系统疾病常引起血脑屏障结构和功能的剧烈变化。
如前已提及的新生儿核黄疸和血管性脑水肿,使脑毛细血管内皮细胞间紧密连接开放,屏障的通透性显著提高以致血浆白蛋白(分子量为69000)这样的大分子物质都可通过屏障。
严重脑损伤导致血脑屏障的严重破坏,使血清蛋白也可通过屏障进入脑组织。
随损伤的修复,大分子物入脑首先停止。
完全恢复后小分子物交换加快现象也会消失,此时血脑屏障功能已经正常。
电离辐射、激光和超声波都可使血脑屏障的通透性增加。