血脑屏障

1. 基本概念：血脑屏障是存在于血液与中枢神经系统（包括脑和脊髓）组织液之间的一种高度选择性、半通透性的生理屏障。它的核心功能并非简单地阻挡，而是精密调控物质在血液与脑组织之间的交换，以维持中枢神经系统内环境的稳定。

2. 结构与组成：血脑屏障的微观结构基础主要由三个关键部分构成：

   • 脑毛细血管内皮细胞：这些内皮细胞之间通过紧密连接（一种特殊的蛋白质复合物）密封，不同于身体其他部位的毛细血管，极大地限制了水溶性物质和离子通过细胞间隙的被动扩散。
   • 基底膜：包裹在毛细血管内皮细胞外的一层连续网状结构，提供物理支撑并参与屏障功能。
   • 星形胶质细胞终足：星形胶质细胞的末端膨大形成“终足”，像脚板一样几乎完全覆盖在毛细血管壁的表面。它们并不直接构成屏障的主体，但通过分泌化学信号分子，诱导并维持内皮细胞紧密连接的形成和屏障特性。

3. 屏障特性与转运机制：血脑屏障的物质转运方式决定了哪些物质可以进入脑组织：

   • 高度通透：脂溶性高、分子量小、不带电荷的气体（如氧气、二氧化碳）和某些脂溶性药物（如部分麻醉药）可通过简单扩散自由通过内皮细胞膜。
   • 严格受限：水溶性物质（如离子、葡萄糖、氨基酸、大部分蛋白质和药物）及大分子难以通过被动扩散进入。
   • 主动运输：为了供应脑细胞必需的营养物质，屏障上存在特殊的载体蛋白，主动将葡萄糖（通过GLUT1载体）、特定氨基酸等转运入脑。
   • 外排转运：这是屏障的关键防御机制。内皮细胞膜上表达多种外排转运蛋白（如P-糖蛋白），它们像“泵”一样，能将进入内皮细胞的某些潜在有害物质（包括许多脂溶性药物，如部分化疗药、抗生素）主动泵回血液，阻止其进入脑实质。

4. 药理学意义与挑战：

   • 治疗挑战：对于中枢神经系统疾病（如脑瘤、中枢感染、神经退行性疾病），血脑屏障会阻碍绝大多数治疗药物（通常为水溶性大分子）进入脑组织，是药物研发的重大障碍。
   • 研发策略：为克服此屏障，药学家采用多种策略：设计具有高脂溶性和小分子量的药物前体；利用载体介导的转运系统，将药物“伪装”成营养物质（如氨基酸、核苷）进行主动转运；或暂时、可逆地开放紧密连接（如使用高渗溶液）。

5. 生理与病理影响：

   • 保护作用：有效阻挡血液中的毒素、病原体、循环激素和某些神经递质对脑组织的干扰，保障中枢神经系统功能的精确和稳定。
   • 病理改变：在炎症（如脑膜炎）、创伤、缺血、肿瘤等病理状态下，血脑屏障的完整性可能被破坏，通透性异常增加（即“屏障开放”），导致脑水肿、神经元损伤，或为药物递送提供短暂的“机会窗口”。
   • 年龄因素：新生儿血脑屏障发育尚未完全，通透性较高；老年期屏障功能可能衰退，这也是药效和毒性需考虑的因素。