什么是血脑屏障?
血脑屏障是血液和脑物质之间的屏障。它是由大脑毛细血管内壁上的内皮细胞和血管周围的星形胶质细胞(神经胶质细胞的一种形式)形成的。毛细血管中的内皮细胞通过所谓的紧密连接(带状狭窄连接)彼此紧密相连,以至于任何物质都不能以不受控制的方式在细胞之间滑动。所有物质要进入大脑,都必须通过细胞,而细胞是受到严格控制的。
血液和含有脑脊液 (CSF) 的脑腔系统之间存在类似的屏障。这种所谓的血脑脊液屏障比血脑屏障稍弱。因此,尽管有屏障功能,但血液和脑脊液之间的一些物质交换是可能的。
血脑屏障的功能是什么?
血脑屏障的过滤功能
血脑屏障还具有高度选择性的过滤功能:
氧气、二氧化碳甚至麻醉气体等小的脂溶性物质可以通过内皮细胞扩散来穿过血脑屏障。脑组织所需的某些其他物质(如血糖=葡萄糖、电解质、某些肽、胰岛素等)则借助特殊的运输系统穿过屏障。
另一方面,其余的物质则被保留下来,以免对敏感的大脑造成任何损害。例如,血液中的神经递质不允许通过血脑屏障,因为它们会扰乱大脑中神经细胞的信息流。各种药物和病原体也必须通过血脑屏障远离大脑。
有些物质可以穿透屏障
在医学上,有时需要将无法穿过血脑屏障的药物输送到大脑。举个例子:帕金森病患者的大脑缺乏神经递质多巴胺。然而,患者不能给予多巴胺来补偿,因为它不能穿过血脑屏障。相反,患者会服用多巴胺前体左旋多巴(L-dopa),它可以很容易地从血液进入大脑。然后它被酶转化为有效的多巴胺。
为了治疗脑肿瘤,通过将高渗溶液注入颈动脉来暂时超越血脑屏障。这使得肿瘤抑制药物能够到达大脑。
血脑屏障位于哪里?
血脑屏障位于大脑中。细血管内壁上的内皮细胞通过紧密连接密封血管壁,提供实际的屏障功能(与周围的星形胶质细胞一起)。
血脑屏障会导致哪些问题?
胆红素是一种胆汁色素,通常通过与血浆蛋白结合而被排除在大脑之外。然而,在早产儿中,血液中胆红素的浓度可能会因溶血(红细胞溶解)和缓慢降解而大大增加,以至于超出了血浆蛋白结合胆红素的能力。然后,游离的、未结合的胆红素可以穿过血脑屏障(婴儿)并进入脑组织。这种核黄疸或新生儿黄疸可导致不可逆的脑损伤。
感染和肿瘤
疱疹病毒组的巨细胞病毒使用白细胞作为载体穿过血脑(婴儿)屏障。在孕妇中,感染会导致流产(流产)、未出生胚胎死亡或婴儿全身感染,出现脑部炎症(脑炎)、脑部钙化、抽搐和瘫痪。如果婴儿出生后被感染,可能会出现相同的症状,但病程可能不明显。
肿瘤转移也可以穿过血脑屏障。癌细胞将自身附着在毛细血管的内皮壁上,并表达自己的粘附分子。然后它们与特殊的受体结合,通过血脑屏障的路径被打开。