人脑微血管内皮细胞的分离培养及体外血脑屏障特性研究

血脑屏障的结构和功能研究血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）是指由脑微血管内皮细胞、导管细胞、小胶质细胞、贴壁细胞等多种细胞构成的生理屏障，它负责能够阻挡有害物质进入脑组织，维持神经系统内环境的稳定性，是脑室周围和脑组织中间的天然屏障。

BBB是一种非特异性的保护性屏障，具有高度的选择性通透性。

因此它只能阻挡某些有害物质，如毒性药物、蛋白质、病毒和细菌等，而保护有益的物质，如氧气、葡萄糖等进入脑组织。

BBB的异常功能与许多神经系统疾病有关，如脑肿瘤、脑中风、癫痫等。

BBB的结构BBB的结构由内皮细胞和紧密排列的有机基质层构成，有机基质层是指包括基底膜、星形胶质细胞（Astrocyte）脚突和脑血管平滑肌细胞在内的多种成分。

内皮细胞表面密密麻麻地覆盖着许多壳状阴极蛋白（Claudin）和含有氨基酸残基的蛋白质（Occludin）等紧密连接蛋白，这些紧密连接蛋白是维持BBB抗渗透性的核心因素。

此外，内皮细胞膜上的ABC转运泵（ATP Binding Cassette Transporters）和多种酶类如γ-谷氨酰转移酶（γ-glutamyltransferase）也参与了与BBB的通透性有关的调节作用。

星形胶质细胞形状特殊，由一个细胞体和数条突起组成。

这些突起丰富地分布在BBB内皮细胞血管周围区域，星形胶质细胞与内皮细胞形成的间隙形成了所谓的亲密接触。

星形胶质细胞的脚突具有胶质细胞产生的脑血管收缩素（Astrocyte-derived Vasoactive Substance）等细胞因子的分泌功能，从而调节和改善BBB的透过性和稳定性。

脑血管平滑肌细胞主要表现为外膜的支持和它们构成平滑肌细胞肌束的作用。

尽管它们相对较少附着在BBB上，但它们的收缩仍可能引起脑血管的紧闭和脑血流减少。

BBB的功能BBB的主要功能是维持脑内稳定的物质和能量代谢环境。

BBB阻止了许多有害的物质（如微生物、毒素、肿瘤细胞等）进入脑组织，隔绝了血浆中许多本质分子直接进入脑组织的通道。

中国协和医科大学硕Ｌ研究生论文４．标准曲线的绘制ＨＯ一１，ｉＮＯＳ的ＰＣＲ产物回收后，转化到ＤＨ５一ａ大肠杆菌里，挑取单克隆。

然后抽提出质粒，以１０倍稀释成５个浓度点，做为标准样品，绘制标准曲线。

ＨＯ－１ｉＮＯＳ（Ｉ）ＰＣＲ产物的回收与纯化：ＰＣＲ反应液进行１％琼脂糖凝胶电泳切下目的片段，采用博大公司ＤＮＡ片段玻璃奶法回收试剂盒按照产品说明快速回收ＤＮＡ。

（２）ＰＣＲ产物转化：回收的ＰＣＲ产物加入２００１Ｊｌ新鲜制备的感受态细胞溶液上轻轻混匀冰浴３０ｍｉｎ上４２℃水浴９０ｓ土冰浴２ｍｉｎ上加入８００ｐｌＬＢ培养液上３７℃温和振摇６０ｍｉｎ土２００ｐｌ菌液接种到含氨苄青霉素（６０¨ｇ，ｍ１）的平扳上均匀涂布，静置使液体吸收上倒置平皿，３７。

Ｃ１２—２０ｈ后观察菌落生长情况０无菌超净台中挑取单菌落土４℃保存菌板中国协和医科大学硕士研究生论文结果一、脑血管内皮细胞形态野生型脑血管内皮细胞和敲除ＴＮＦＲｌ的脑血管内皮细胞在４ｘ１０倍镜下形态基本相同，均为长梭形单层贴壁生长（图１）。

ＡＨ“一图１小鼠脑血管内皮细胞Ｆｉｇ１Ｔｈｅｍｏ巾ｈＯｍ矾ｎｃｓｏｆｍｏｕｓｅｂｒａｉｎｍｉｃｒｏｖｅｓｓｅｌｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌｃｅｌｌｉｎｖｉｔｒｏｃｕｌｔｕｒｅＡＷｉｌｄ－ｔｙｐｅｍｏｕｓｅｂｒａｉｎｍｉｃｍｖｅｓｓｅｌｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌｃｅｌＩ（ＢＶＥＣ）Ｂ．ＴＮＦＲｌｋｎｏｃｋ－ｏｕｔｍｏｕｓｅｂｒａｉｎｍｉｃｒｏｖｅｓｓｅｌｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌｃｅｌｌ（ＢＶＥＣＦＦＮＦ－Ｒｌ（＿／－））＝、ＴＮＦ受体对脑血管内皮细胞ＨＯ．１、ｉＮＯＳ基因表达的影响（一）ＴＮＦ－ａ刺激下脑血管内皮细胞ＨＯ一１ｍＲＮＡ和蛋白表达ＴＮＦ吨刺激后，野生型和敲除ＴＮＦＲｌ的脑血管内皮细胞与对照组相比，ＨＯ．１ｍＲＮＡ明显增高（Ｐ＜０．０５和Ｐ＜Ｏ．０１），但敲除细胞的表达水平更为显著（图２）。

蛋自表达的变化与ｍＲＮＡ变化一致（图３）。

血脑屏障的结构和功能及其在神经疾病中的意义血脑屏障，又称为血脑界限，是由一层特殊的细胞组成的屏障，它分离了大脑和脊髓中的血管系统和神经系统，从而保护了神经系统免受外部物质的干扰和损伤。

血脑屏障的存在为我们的身体正常生理活动提供了保障，但在某些神经疾病中，血脑屏障会受到损伤或破坏，从而导致疾病的发生和发展。

血脑屏障的结构血脑屏障由三个部分组成：脑毛细血管内皮细胞、脑血管基膜和星形胶质细胞。

脑毛细血管内皮细胞紧密连接在一起，形成了血管的内层，这一层细胞具有很高的静水压和负电位，可以过滤掉许多具有毒性和危害的物质。

脑血管基膜位于内皮层外面，由多种组织细胞和基质组成，作为脑毛细血管的主要支撑结构。

星形胶质细胞位于基膜外面，它们能够形成髓鞘并将许多物质从毛细血管内传输到神经元间隙。

血脑屏障的功能血脑屏障是保护中枢神经系统正常运转所必需的，它的功能包括：1.过滤血液成分：血脑屏障能够过滤血液中的不良成分，如有害物质、病毒和细菌等，从而保持大脑和脊髓的稳定环境。

2.调节神经递质：血脑屏障能够调节大脑和脊髓中的神经递质，从而控制神经细胞间的信号传递，使神经系统更加稳定和有序。

3.维持神经细胞代谢：血脑屏障能够为大脑和脊髓提供充足的氧气、营养物质、维生素和激素等物质，以保持神经细胞的正常代谢功能。

4.调节微环境：血脑屏障能够调节大脑和脊髓的微环境，从而控制神经系统中的细胞增殖、成熟和活动状态等，保持中枢神经系统的平衡。

血脑屏障在神经疾病中的意义血脑屏障的正常结构和功能在神经疾病中起着至关重要的作用，然而，在某些神经疾病中，血脑屏障会受到不同程度的损伤或破坏，从而导致一些不良的生理和病理反应。

下面我们来简单谈谈血脑屏障在几种神经疾病中的意义：1.阿尔茨海默病：阿尔茨海默病是一种中枢神经系统退行性疾病，以认知功能障碍和记忆力下降为主要临床特征。

研究发现，阿尔茨海默病患者的血脑屏障会受到不同程度的损伤或破坏，导致脑组织内出现异常的淀粉样斑块和神经纤维缠结，进而导致神经细胞的死亡和功能障碍。

跨血脑屏障的主要途径和机制一、血脑屏障的结构与功能血脑屏障是由大脑微血管内皮细胞组成的一种特殊的生理屏障,主要功能是保护大脑免受外源性物质的侵害,维持大脑内稳态环境。

血脑屏障由内皮细胞、基底膜、周细胞和星形胶质细胞构成,其中内皮细胞通过紧密连接形成一个高度选择性的物理屏障,阻止大多数分子跨膜扩散。

血脑屏障的形成和维持依赖于内皮细胞与周围细胞之间的相互作用。

星形胶质细胞分泌多种生长因子,如转化生长因子β(TGF-β)和血管内皮生长因子(VEGF),促进内皮细胞分化并形成紧密连接,从而增强血脑屏障的屏障功能。

同时,周细胞也参与到血脑屏障的建立和维持过程中,通过分泌一些信号因子调节内皮细胞的通透性和极性。

然而,血脑屏障对于许多药物和神经递质的通过具有高度的选择性,这也成为中枢神经系统(CNS)疾病治疗的一大障碍。

因此,如何有效跨越血脑屏障成为神经药物递送领域的关键问题之一。

二、跨血脑屏障的主要途径为了克服血脑屏障的阻隔作用,研究者已经发现了几种主要的跨血脑屏障的途径,包括被动扩散、载体介导转运、受体介导转运以及通过破坏屏障完整性的途径等。

被动扩散被动扩散是最为简单直接的跨血脑屏障的方式,主要取决于药物分子的理化性质,如分子量、脂溶性、电荷等。

一般来说,分子量小于400 Da、高度脂溶性且电中性的小分子更容易通过被动扩散进入大脑。

在这种情况下,药物分子可以穿透内皮细胞膜,进入大脑组织。

然而,大多数神经递质和药物分子并不满足这些性质要求,因此被动扩散并不能有效作用于CNS疾病的治疗。

因此,研究者开发了其他一些跨屏障的策略。

载体介导转运内皮细胞膜上存在各种营养物质转运蛋白,如葡萄糖转运蛋白(GLUT)、L-亮氨酸转运蛋白(LAT)等,可以介导一些内源性分子如葡萄糖、氨基酸等跨膜转运进入大脑。

利用这些天然的转运蛋白,研究者设计了一些载体介导的跨屏障递送策略。

例如,将待递送的神经药物偶联到葡萄糖或氨基酸等小分子上,利用GLUT或LAT转运蛋白实现跨膜转运。

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。

血-脑屏障目录血-脑屏障 (1)一、概述： (1)二、解剖结构： (2)三、血-脑屏障的生理机能： (3)四、血-脑屏障的功能： (3)五、改变血-脑屏障通透性的临床意义： (4)血-脑屏障：早在1885年有人发现，静脉注射苯胺染料后，全身组织均被染色，但脑却不染色，以后的研究表明许多药物和物质都不易从血液中进入脑实质中去，这种现象称为血—脑屏障。

一、概述：学术界认为血脑屏障是由两层膜和其间的细胞浆所构成。

系脑屏障的组成部分之一。

脑、脊髓各毛细血管壁的相邻内皮细胞间以牢固的结合方式彼此相连，这样可以阻止某些有害成分进入脑组织内，以利于脑、脊髓的物质代谢。

由于有屏障作用，故名。

某些感染性疾病、中毒等可破坏血-脑的屏障作用，而造成脑损害，出现相应的临床表现。

血-脑屏障：是血液与脑组织之间的屏障，可限制物质在血液和脑组织之间的自由交换。

可防止有害物质进入脑组织，对脑、脊髓起到保护作用。

毛细血管的内皮、基底膜和星状胶质细胞的血管周足等，可能就是血脑屏障的形态学基础。

二、解剖结构：血-脑屏障一种特殊的解剖结构，一般认为由软脑膜、脉络丛、脑血管和星状胶质组织所组成。

它能防止毒素及其他有害物质进入脑内损害神经细胞，同时又能保证输送脑代谢所需物质的进入和代谢产物的排出，使内环境相对稳定，以维持神经细胞的正常功能。

血-脑屏障：是隔开血液和脑组织、脑脊液的解剖功能结构。

实质上它是指血液与脑细胞、血液与脑脊液及脑脊液与脑细胞之间的三个屏障。

血脑屏障的生理、解剖基础：一是中枢神经系统的毛细血管内皮细胞间连接比较紧密、细胞之间仅有少数或没有微孔，二是比其他部位毛细血管壁多一层星形胶质细胞，三是间质液中蛋白质含量比其他部位少。

这些特征使其具有半透膜性质，因而营养物质可以通过血脑屏障，代谢产物亦可由脑细胞转移到血液中去。

外源化学物较少进入脑组织，对中枢神经系统起保护作用。

化学物质的进入与其脂/水分配系数、蛋白质结合率、解离度有关。

原代脑微血管内皮细胞提取解释说明1. 引言1.1 概述在神经科学领域，研究脑血管和微血管内皮细胞的功能对于理解大脑正常生理过程以及疾病发展过程至关重要。

原代脑微血管内皮细胞提取是一种已被广泛应用的技术，可以从动物模型或人体中获取这些细胞。

通过提取原代脑微血管内皮细胞，我们可以进一步了解内皮细胞的结构、功能和相互作用，为相关疾病的机制研究和药物开发提供重要参考。

1.2 文章结构本文将首先介绍什么是原代脑微血管内皮细胞，并详细说明其提取方法和步骤。

接着，我们将探讨该技术在不同应用领域中的重要性。

然后，我们将深入讨论提取原代脑微血管内皮细胞时需要注意的要点，包括细胞培养基的配方和条件以及细胞分离方法与工具。

最后，文章将总结分析结果并展望未来该技术的潜力。

1.3 目的本文的目的是全面阐述原代脑微血管内皮细胞提取技术，使读者对该技术有一个清晰的了解。

我们希望通过本文呈现的详细步骤和关键要点，能够为科研工作者提供准确可靠的操作指导，并为相关领域学者进一步深入研究提供参考。

此外，我们还将探讨这一技术在医学研究、药物开发和疾病治疗等方面可能产生的影响及其意义。

2. 原代脑微血管内皮细胞提取2.1 什么是原代脑微血管内皮细胞原代脑微血管内皮细胞是一种从大脑组织中提取、培养并繁殖的细胞类型。

它们主要存在于大脑的微血管壁上，形成了大脑的血脑屏障。

这些内皮细胞具有调节物质交换和保护大脑免受外界有害物质侵入的重要功能。

2.2 提取方法和步骤提取原代脑微血管内皮细胞需要经过以下几个基本步骤：步骤一：准备工作在开始前，应先准备好所需的实验器材和试剂。

同时也需要确保所有操作环境具备无菌条件，以避免污染。

步骤二：切割组织首先要从新鲜动物的大脑中取出相应区域的组织样品。

然后迅速将组织切割成小块，以方便后续处理。

步骤三：消化和分离将切割好的组织块放入含有消化酶的培养基溶液中，在适当的温度和时间条件下进行消化，以分离出细胞。

消化酶的种类和浓度可以根据实验需要来确定。

血脑屏障的构建与维护机制血脑屏障是一种神经系统内环境与外界环境隔离的重要屏障，它由脑毛细血管的内皮细胞、基底膜和周围神经胶质细胞共同构成。

血脑屏障的主要作用是维护神经系统内部稳定的化学环境和离子平衡，保护神经组织不受外界环境的干扰和有害物质的毒害。

在实现这一功能的同时，血脑屏障还具有筛选与选择性通透性的特性，以确保心血管系统向神经系统供应的营养成分正常。

构建机制血脑屏障的构建是一个复杂而精细的过程。

它在胚胎发育过程中开始建立，而且必须始终维持正常的功能。

各层结构的协同作用是实现这一目标的关键。

具体地说，从静脉端的毛细血管开始，脑部内皮细胞之间的紧密连接和周围星形细胞的支持结构开始发育，形成一个完整的血脑屏障。

与此同时，血脑屏障中的各种各样的细胞类型逐渐成熟，包括脑基底膜中的基质细胞、周围星形细胞、微血管平滑肌细胞和脑内单核细胞等。

在发育过程中，很多分子和信号通路参与了血脑屏障的建立过程。

一些转录因子特别在这个过程中发挥了重要的调控作用。

其中，NF-κB、TGF-β、STAT3和SREBP等转录因子在细胞外指导组织或细胞内共同调控内皮细胞的紧密连接，维护血脑屏障的稳健性和通透性。

维护机制血脑屏障的维护是一个动态过程，在不同的生理和病理状态下，其通透性和分子运输可能会发生变化。

为此，一些分子和细胞类型参与了血脑屏障的维护，以保持其完整性和功能。

其中，astrocytes是最重要的血脑屏障组成部分之一。

这些细胞不仅提供血管周围有足够的支持，同时也可以通过不同的途径来影响毛细血管的通透性。

具体地， Astrocytes通过分泌支持基底膜的分子，如Laminin等，从而加强血脑屏障的功能。

另外，通过对于细胞周围环境的调节，astrocytes也可以均衡细胞和非细胞因素对于物质通透性的作用，以维护血脑屏障的稳定性和选择性通透性。

此外，局部皮质激素的产生和应用也能发挥一定的作用。

这些激素涉及到多种细胞类型的信号通路，并可以调节神经内皮紧密连接的结构和作用。

脑缺血与血脑屏障相关性研究进展郭春莉，王新陆，付强山东中医药大学，济南（250014）E-mail：guospringrry@摘要：血脑屏障(BBB)是存在于脑组织与血液之间的一个复杂的细胞系统。

由于其独有的解剖学特性，决定了血脑屏障在生理状态下为维持中枢神经系统内环境稳定起到严格筛选作用。

而在病理情况下，BBB的破坏又是引发一系列脑组织损伤的中轴。

近年的研究表明，纤溶酶、明胶酶、自由基、炎症因子、水通道蛋白、血管活性物质、内皮素、胶质细胞等多种物质参与了脑缺血后BBB结构和功能的改变，进而参与了脑缺血后一系列的病理变化。

关键词：脑缺血；血脑屏障1.引言从血脑屏障的发现到逐步深入研究已经走过了1个世纪时间，人们对它的认识在不断提高，已揭示和了解了许多有关血脑屏障的奥秘，但同时它又不断带给我们新的疑惑和挑战。

缺血性脑损害时血脑屏障的结构和功能发生相应的变化，血脑屏障通透性的变化反过来又影响脑缺血的病理生理过程，两者之间密切相关。

我们必须从血脑屏障的角度才有可能揭示脑缺血后的病理生理学机制的奥秘，才有可能更好地促进和指导脑缺血的治疗策略和脑缺血药物疗效的评价。

2.血脑屏障的结构20世纪60年代，随着电子显微镜的出现，正式揭示了血脑屏障的结构，主要包括：无孔内皮细胞及其间的紧密连接，内皮细胞外连续的基膜及由核苷磷酸酶和非特异性的胆碱酯酶等构成的酶屏障。

基膜下的星形胶质细胞足板围绕血管构成胶质膜屏障[1]。

其中脑毛细血管内皮细胞间的紧密连接是构成血脑屏障最重要的结构。

内皮细胞之间存在非常复杂的紧密连接，缺乏饮液小泡及内皮细胞膜表面具有负电荷，是血脑屏障独有的解剖学特性。

3.脑缺血后血脑屏障通透性改变的相关因素3.1酶学说3.1.1纤溶酶系统纤溶酶原激活物(plasminogen activator，PA)包括组织型纤溶酶原激活物(tissue-type plasminogen activatior，t-PA)和尿激酶型纤溶酶原激活物(urokinase-type plasminogen activator，u-PA)，其可激活纤溶酶原成为纤溶酶，以溶解纤维蛋白。

血脑屏障概述段菁菁!潘!阳!!!江西师范大学生命科学学院!南昌!""$$''"摘!要!血脑屏障存在于高等动物的脑组织与脑毛细血管之间#严格调节血脑两侧的物质转运#为中枢神经系统精密高效运行提供保障$本文介绍血脑屏障的结构%功能%作用机理#及其与疾病的关系#也是对大脑内环境稳态维持机制的解析$关键词!血脑屏障!结构与功能!作用机理!大脑内环境!!高等动物的大脑是一台极精密的,仪器-#任何轻微的环境变化都有可能影响其正常功能$由于对5=%氧浓度%离子浓度的变化高度敏感#神经元需要一个相对稳定的大脑内环境#这种稳定在很大程度上依赖于血脑屏障!*,//1\*0.+3*.00+<0#888"$%&&#年#B;0,+-;给活体动物静脉注射染料时发现#除大脑外的其他器官均着色$%K$$年#E<X.31/X4D?根据普鲁士蓝不能由血液入脑正式提出了血脑屏障这一概念&%'$%K%"年#Z/,1).3直接将染料注射进了动物的蛛网膜下腔#得到了脑组织着色#其他部分不着色的结果#进一步证实了血脑屏障的存在$后续研究发现#血脑屏障普遍存在于包括人类在内的中枢神经系统发达的哺乳动物大脑内#保护大脑免受血液中病原体和毒素的损害#是维持中枢神经系统内环境稳定的重要结构&''$!"血脑屏障的结构血脑屏障是血液循环和中枢神经系统之间的一个高度选择性透过的动态区域#主要由脑血管内皮细胞!及其之间的紧密连接"%基膜%周细胞以及星形胶质细胞构成!图%"#神经元和小胶质细胞在生理和病理状态下也会参与血脑屏障的结构和功能调节$%:%!内皮细胞!内皮细胞!<31/2;<,+.,-<,,4"是一薄层位于血管内侧相互嵌合的扁平细胞#细胞间形成紧密连接#脑毛细血管内皮细胞间的紧密连接比周围毛细血管内皮细胞间的连接要紧密#$*%$$倍#形成紧密9999999999999999999999999999999999999999999999变#更换双凸透镜#可以使远近不同的物体在白纸板上呈现清晰的物像-的感性认识#并能够形成,正常情况下#人能够看清远近不同的物体与晶状体的曲度改变有关-的概念(并能够解释,近视眼的形成原因-等$但是#模拟实验有明显的不足)首先#双凸透镜的曲度不易感知#学生很难形成深刻印象(其次#实验无论更换几个凸透镜#学生形成的认识都是简单的%片面的%肤浅的感性认识#很难长久记忆和迁移应用$若在模拟实验的基础上引入,高斯成像关系式-#即%G物距h%G像距g%G焦距$该关系式能够准确%全面地反映,物距%像距和焦距-的关系#有利于学生准确把握,眼球的成像原理-以及,近视眼和远视眼的特点-$':"!借助图表训练思维!济南出版社的.义务教育教科书+生物学/八年级上册#有下面的一个练习题)在探究种子萌发的外界条件实验中#对H组实验分别进行了如下处理#如表%$请分析回答)!本实验中有几!!表!"探究种子萌发的外界条件%号瓶'号瓶"号瓶H号瓶处理方法%$粒种子#不加水%$粒种子#加水至种子高度的一半%$粒种子#加水淹没种子%$粒种子#加水至种子高度的一半'#e'#e'#e#e组对照0变量分别是什么0"请写出每个瓶内预期的实验结果#并陈述理由$回答这个问题#需要首先两两比较$而学生回答这个问题时#往往会漏掉部分比较#也会出现重复比较$其根本原因是思维的无序性#如比较了%和'#接着比较"和H(而不是按照%*'%%*"%%*H%'*"%'*H%"*H的顺序依次进行比较$为了培养学生思维的有序性#教师可以引导学生思考怎样比较才能避免漏掉比较或重复比较$教师可以引导学生绘制比较表格!表'"$这种表格语言#学生能直观地感受到比较应遵循的顺序和方法#使学生的思路更加有序#因而更加简洁清晰$表#"比较的顺序和内容前项后项变量变量个数是否是对照实验%'"H'"H"H!!显然#利用数学语言#可以增强学生思维的规律性%有序性#发展学生的科学思维能力$"!!图%!血脑屏障结构示意图连接的成分主要有闭合蛋白!-,.(1+34"%咬合蛋白!/--,(1+34"%连接黏附分子%胞质辅助蛋白W J \,等#与内皮细胞共同形成血脑屏障的基础$内皮细胞还间接参与大脑生理活动的调节#内皮细胞葡萄糖代谢产物!如谷氨酰胺和/氨基丁酸"可以跨过血脑屏障进入大脑#进而被加工成神经递质$%:'!基膜!基膜!*.4<)<32)<)*0.3<"位于脑毛细血管内皮细胞的下表面#是由胶原蛋白%层黏连蛋白%纤维连接蛋白等蛋白纤维构成的连续网状结构#对组织结构起支持%连接作用#同时也是渗透性的障碍#兼具调节分子和细胞运动的功能$%:"!周细胞!周细胞!5<0+-?2<4"位于内皮细胞外侧#和内皮细胞之间共同拥有一个基膜#周细胞可以通过细胞间直接接触!如连接蛋白Q 钙粘蛋白"#来控制内皮细胞的功能和分化&"'$周细胞具有手指状外延#可调控毛细血管中血液流动以保证血脑屏障功能#还有调节内皮细胞渗透性%稳定微血管壁和促进微血管生成的能力$此外#周细胞还可调节中枢神经系统免疫细胞对血脑屏障的影响$%:H!星形胶质细胞!星形胶质细胞!.420/-?2<4"位于血管壁外侧#与神经元相连接并通过血管周足促进内皮细胞间紧密连接的形成与维持#阻止物质通过细胞间进入大脑$同时还参与血脑屏障中的水和离子平衡调节$此外#星形胶质细胞通过回收神经递质%刺激突触形成以及为神经元提供营养和代谢支持来维持大脑稳态$%:#!小胶质细胞!小胶质细胞!)+-0/A ,+."分布于脑血管周围#但不与脑血管直接接触#是中枢神经系统内的固有免疫细胞#小胶质细胞静息时呈高度分枝状#激活时形态呈阿米巴样#其激活通常局限于损伤和疾病活动的部位$激活后的小胶质细胞通过介导细胞因子的释放%吞噬病原体和蛋白质聚集的免疫反应来维持大脑稳态&H '$#"血脑屏障的功能':%!屏障功能!血脑屏障可以阻止绝大部分毒素%病原体%抗体等大分子进入大脑#只有J '%7J '等气体%水以及脂溶性物质能扩散通过$正常情况下#外周神经递质和绝大多数激素也无法通过血脑屏障#这有利于维持脑内中枢神经递质水平#保证大脑正常的生理功能$血脑屏障扮演着维持脑组织内环境稳定的重要角色$':'!物质运输调节功能!血脑屏障具有高度选择性#主动调节物质内流和外排运输#允许大脑必需的小分子物质!如葡萄糖%氨基酸%神经活性肽等"经主动运输通过#大脑释放的激素及代谢废物也可以通过血脑屏障进入血液#继而被运走$血脑屏障对调节脑组织的营养与代谢%维持中枢神经系统正常生理功能有重要意义$但并不是大脑所有区域都拥有血脑屏障$一些与体液调节密切联系%需要接触血液以获取信息并做出迅速反应的特殊区域!通常位于脑室系统中线附近#如松果腺%垂体后叶等"#缺少紧密连接的内皮细胞层而具有较高的通透性&%'$$"血脑屏障的作用机理物质通过血脑屏障有被动扩散%载体转运%胞吞作用等多种形式#但是许多物质通过血脑屏障的实际效率却十分低$血脑屏障的屏障功能及选择功能是通过以下途径实现的)":%!紧密连接!内皮细胞及其细胞间的紧密连接是对离子和亲水小分子高度阻拦的胞间屏障#内皮细胞内不含收缩蛋白#可维持细胞间的紧密连接&%'#这是血脑屏障的,物理屏障-$它允许许多气体!包括气态麻醉剂"的被动扩散#但限制极性溶质的进入$紧密连接迫使许多物质只能通过跨细胞途径通过血脑屏障$":'!载体介导的内流转运系统!许多内源性物质和极性营养物质!如葡萄糖和必需氨基酸"无法通过紧密连接#也无法通过被动扩散穿过内皮细胞#所以内皮细胞上有载体介导的转运系统$常见的转运载体有葡萄糖转运蛋白%!Z E69%"%单羧酸转运蛋白%!@79%"%E 型氨基酸转运蛋白!E F 9%"等$其中#Z E 69%介导转运血液中的葡萄糖进入大脑(@79%向脑内转运单羧酸物质如乳酸盐%丙酮酸盐等(EF 9%转运分子质量较大的中性氨基酸#如亮氨酸%苯丙氨酸%甲硫氨酸等&#'$":"!载体介导的外排转运系统!特殊的外排转运系统可实现高度极化的动态控制#主动外排毒素和非内源性物质#是血脑屏障的,转运屏障-$血脑屏障的内皮细胞膜上的外排转运体主要是F 9C 结合盒!F 9C *+31+3A -.44<22<#F 87"转运蛋白家族成员#内含%*'个F 9C 结合域#可借助F 9C 水解释放的能量介导多种物质跨膜转运$其中研究较多的F87转运蛋白有多药耐药相关蛋白!@O C"%C糖蛋白%乳腺癌耐药蛋白!87O C"等$":H!跨内皮细胞的胞吞作用!血脑屏障内皮细胞表面发生的胞吞作用主要有两种类型)受体介导的胞吞作用和吸附介导的胞吞作用$由于内皮细胞中存在复杂的溶酶体系统#是血脑屏障的,代谢屏障-#使得跨内皮细胞的胞吞作用转运效率很低$内皮细胞溶酶体系统由反式高尔基体网络%各时期的内体%逆转录酶阳性囊泡和溶酶体组成#大部分内吞的囊泡被重新运回细胞表面或运至溶酶体降解#仅含有需转运的大分子的囊泡才能从溶酶体的降解区室中转移出来#避免被降解&I'#并在对侧细胞膜胞吐$%"血脑屏障与疾病血脑屏障固然强大#但并非铜墙铁壁$一些病原体可以突破血脑屏障进入大脑#如乙型脑炎病毒%狂犬病毒%伪狂犬病毒等病毒$新冠病毒!>F O>7/b'"也被认为在极少数情况下有通过血脑屏障的可能#还有部分细菌%真菌和寄生虫!如卫氏并殖吸虫%疟原虫及弓形虫等"#等病原体进入后可能损伤神经元引发神经系统疾病$此外#某些毒品成分如海洛因碱!二乙酰吗啡"可凭借高度亲脂性迅速通过血脑屏障进入大脑&M'$狂犬病毒可通过血脑屏障进入大脑#但是人类自身的免疫细胞和狂犬疫苗却无法通过血脑屏障到达大脑#换而言之狂犬病毒若是通过了血脑屏障#就会引发%$$L的死亡率$血脑屏障在高度选择时同样会将超过K&L的小分子药物和%$$L的大分子药物拒之门外#限制其到达中枢神经系统的靶点#因此许多在机理上可作用于中枢神经系统疾病的药物及抗生素只能,望洋兴叹-$药物的通过效率受自身理化性质%与血浆蛋白结合率%与转运体的亲和程度及脑脊液*血液间的5=梯度和渗透压变化等因素的限制$但当大脑处于炎性病理状态时#在小胶质细胞分泌的细胞因子及趋化因子调节下#内皮细胞间紧密连接可能被破坏#血液与脑脊液渗透压发生改变#部分一般不容易通过血脑屏障的药物!如青霉素类%糖肽类药物"#此时有较高的通过效率$@/32.A3<等&&'发现#血脑屏障的破坏是阿尔茨海默症的早期标志之一$此外#脑细菌感染%脑炎%脑肿瘤%脑血管病%神经退行性病变等脑部疾病#会导致血脑屏障中紧密连接蛋白被选择性切割%基膜溶解%星形胶质细胞周足回缩#造成血脑屏障被破坏%通透性增加#进而可能引发局部血管病变%继发性神经炎症%血管源性脑水肿以及弥漫性脑组织损害等症状&K'$虽然病理状态下#血脑屏障通透性增加%发生渗漏#但远没有崩解#治疗药物面临有洞的,柏林墙-依旧束手无策$所以如何打开血脑屏障将药物送入大脑一直是研究的热门课题#也取得了长足的进展$临床上使用聚集超声和微泡造影技术结合&%$'%血管活性剂%惰性高渗溶液!如阿拉伯糖%甘露醇等"可实现血脑屏障的开放$有研究表明#某些中药成分对血脑屏障开合也有一定的调控作用$作为高等生物进化的产物#血脑屏障在保护大脑%维持大脑内环境稳态的同时#也给脑部疾病治疗带来了一定的阻碍#所以血脑屏障的药物透过%无创开合及其与脑部疾病的关系等相关研究一直热度不减#未来这些研究成果也必将创造巨大的应用价值#造福人类$ !通信作者主要参考文献&%'孙久荣:脑科学导论&@':北京)北京大学出版社#'$$%:&''F88J99Q N:U?3.)+-4/T7Q>*.00+<04)<S/,(2+/3#1+T T<0<32+.2+/3# .31)/1(,.2+/3&N':7<,,(,.0.31@/,<-(,.0Q<(0/*+/,/A?#'$$##'#!%")#'":&"'Z B O=F O U9=#V J E86O Z=#O B U P B>7:Q\-.1;<0+3)<1+.2<4 5<0+-?2+-‐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19世纪末，保罗·奥利克（Dr.Paul Ehrlich）在一个实验中发现了这个屏障。

奥利克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，奥利克将此现象归咎为脑细胞没有吸收足够的染色剂。

若干年后，奥利克的学生，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。

一纳米中药的特点1.1原药纳米化后呈现新的药效或增强原有疗效中药被制成粒径0.1～100 nm大小，其物理、化学、生物学特性可能发生深刻的变化，使活性增强和/或产生新的药效。

如灵芝通过纳米级处理，可将孢子破壁，并采用超临界流体萃取技术萃取出灵芝孢子的脂质活性物质，从而增强抗肿瘤的功效。

1．2改善难溶性药物的口服吸收在表面活性剂、水等存在下，直接将药物粉碎成纳米混悬剂，增加了药物溶解度，适于口服、注射等途径给药，以提高生物利用度。

1．3增加药物对血脑屏障或生物膜的穿透性纳米粒能够穿透大粒子难以进入的器官组织、血脑屏障及生物膜。

如阿霉素α 聚氰基丙烯酸正丁酯纳米粒(NADM)可以改变阿霉素的体内分布特征，对肝、脾表现出明显的靶向性，而血、心、肺、肾中的药物分布则减少。

1．4靶向作用徐碧辉教授等在研究中发现，一味普通的中药牛黄，加工到纳米级水平后，其理化性质和疗效会发生惊人的变化，甚至可以治疗某些疑难杂症，并具有极强的靶向作用。

1.5使药物达到缓释、控释借助高分子纳米粒作载体等技术手段，可实现药物的缓释、控释。

如雷公藤乙酸乙酯提取物固体纳米脂质粒有良好的缓释、控释功能。