血脑屏障
血脑屏障
发现
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。
屏障部位
屏障部位
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：
①用分子量较小的辣根过氧化酶（一种蛋白质，分子量约，分子直径约500～600纳米）或其片段作为通透 毛细血管壁的标记物，小分子量的辣根过氧化酶片段可以很快通过肌肉的毛细血管进入肌肉组织，但在脑毛细血 管的这种酶片段则被阻于血管内而不能进入脑组织。在这种屏障作用中，基底膜和血管周足断续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。
血脑屏障
2. 转运蛋白辅助进入法
一些研究者正尝试利用内皮细胞膜上的一些转运 蛋白来辅助药物进入。Banks 认为最近几年人们所知 的转运蛋白的数量增长的很快,这使得利用它们携带药 物跨越血脑屏障成为可能,并认为“BBB不再是一堵墙 而是一扇门。”
利用转运蛋白辅助药物进入大脑的策略最大的优
点是它的通用性。理论上所有的药物都可以通过此法 进入大脑。但是这种方法也有一定的缺点。Kreuter 认为利用这种方法传递药物的剂量是有限的,因为转运 蛋白的数量和其所能辅助进入细胞的蛋白数量是有限 的,另外,每一个抗体上所能连接的蛋白的数量也是有 限的。对于只需低剂量就可以发挥作用的神经营养因 子而言,用这种方法是合适的,但对那些需要高剂量才 能发挥作用的药物而言,这种方法可能并不适用。
直到20 世纪60 年代,电子显微镜的研究才揭示 了血脑屏障的解剖学基础。
血脑屏障： 是血液与脑组织 间的一种特殊屏障，它主要 由脑毛细血管内皮细胞及其 间的紧密连接,毛细血管基底 膜及嵌入其中的周细胞和星 形胶质细胞等形成的胶质膜。
血--脑屏障模式图
血--脑屏障电镜图
主要结构--紧密连接
主要组成 1.跨膜蛋白 2.胞质附着蛋白
文献来源
胡宇飞老师的课件
/huyufei/2011.html 血脑屏障的研究进展 朱明启 综述, 赵宝东 审校 《生命的化学》2003 年23 卷3 期 跨越血脑屏障 2 0 0 8 年6 月中华中医药学刊第26卷 第6期
《医用生物化学》，人民卫生出版社，北京，1977。 W．F．Ganong，Review of Medical Physiology，10th ed.，
虽然在纳米粒是如何穿越血脑屏障的问题上,科学家 们的意见并不一致。Pardridge 认为,纳米粒以松弛内 皮细胞间的紧密连接或溶解内皮细胞的细胞膜的方 式破坏血脑屏障而进入脑细胞;而Kreuter等根据他们 的实验结果却认为纳米粒在进入细胞时并未破坏血 脑屏障。但是科学家们一致认为纳米粒在携带药物 进入脑细胞方面有良好的前景。
血脑屏障的结构和功能以及疾病中的作用研究
血脑屏障的结构和功能以及疾病中的作用研究血脑屏障是指位于脑血管系统内的组织结构，由由神经血管内皮细胞和外周细胞间紧密连接形成的结构。
在生理状态下，血脑屏障起着保护脑部免受有害分子和细胞入侵的作用，同时也能调节脑内物质的代谢和运输。
然而在一些疾病状态下，血脑屏障的功能会受到破坏，引起脑部疾病的发生。
因此，对血脑屏障的结构和功能及其扰动相关疾病的研究是十分重要的。
一、血脑屏障的结构神经血管内皮细胞和外周细胞间的紧密连接形成了血脑屏障，这种连接叫做紧密连接（tight junction）。
紧密连接由许多膜蛋白和细胞骨架支持，确保了神经血管内皮细胞之间的非常接近，几乎不留隙缝。
这种结构让神经血管内皮细胞能够起到基本过滤作用，从而防止细菌和有毒物质进入脑脊液和脑部。
此外，神经血管外层还覆盖有神经胶质细胞，这些胶质细胞能够释放一些物质，帮助维持神经元正常生理功能。
二、血脑屏障的功能血脑屏障的功能不仅仅是起着基本过滤作用，还包括了一定的代谢和转运功能。
例如，血脑屏障能够调节脑内的氨基酸和葡萄糖的代谢和运输，保证脑部正常的能量代谢。
此外，血脑屏障也能调节一些离子，如钙离子、钠离子和氢离子等，维持脑内正常生理功能。
三、疾病中的血脑屏障在一些疾病状态下，血脑屏障的结构和功能会受到破坏，例如神经炎、脑肿瘤、脑炎、脑出血以及脑中风等。
在这些情况下，血脑屏障的紧密连接会变得不稳定，使得血脑屏障对细菌和有害分子更加敏感。
研究表明，血脑屏障的破坏可能对神经损伤和炎症反应的发生和发展起重要作用。
血脑屏障的破坏还可能通过促进炎症反应影响脑部的血供和代谢。
神经炎症反应在脑中是不常见的，而且可能会导致一些其他的疾病，例如阿尔茨海默症和帕金森病。
此外，有研究表明，在糖尿病和肥胖症等疾病中，血脑屏障也可能发生变化，从而影响脑的正常生理功能。
四、研究血脑屏障研究血脑屏障的结构和功能及其在疾病中的作用已经成为研究领域中的热点。
研究者们利用多种技术手段来研究血脑屏障，如血脑屏障通透性的测量、表面等电焦点电泳、液相色谱法、核磁共振和光学显微镜等，以探究血脑屏障的结构和功能以及其在疾病中的作用。
血脑屏障
血脑屏障的概念
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。
生物学意义 中枢神经的神经元在正常活动时，需要有一 个非常稳定的内环境
血脑屏障的基本结构
血脑屏障的基本结构特点包括： （1）毛细血管内皮细胞之间的紧
密连接； （2）毛细血管基膜致密； （3）毛细血管基膜外有星形胶质
影响血脑屏障功能的因素
高渗溶液 高温 冷冻 肿瘤 年龄
病理情况下血脑屏障的变化
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。
血脑屏障
血脑屏障
血脑屏障的概念和发现 血脑屏障的基本结构 决定血脑屏障通透性的因素
血脑屏障的发现
20世纪初 注射苯丙胺
这些事实都启示人们想到有保护脑组织的“屏 障”存在
血脑屏障最初是一个解剖概念。它主要具有防御 功能，使大脑有用的营养物质和代谢产物可以自 由通过，并防止外界有害物质进人大脑，因此叫 血脑屏障。
很好a
氯霉素、甲硝唑、磺胺嘧啶、TMP-SMZ、异烟肼、氟康唑、伏立康唑
好b
青霉素类：青霉素G、氨苄西林、美洛西林、哌拉西林、替卡西林 头孢菌素类：头孢呋辛、头孢他啶、头孢噻肟、头孢曲松、头孢唑肟、头孢吡肟、头孢匹胺 喹诺酮类：氟喹诺酮类，如环丙沙星、左氧氟沙星、依诺沙星、加替沙星、莫西沙星
其他：氨曲南、亚胺培南、帕尼培南、舒巴坦、克拉维酸、利福平
小分子化合物如激素，与血浆蛋白质结合后就 不容易透过血脑屏障，因此无从发挥其生理效 应，必须待其游离以后才能通过屏障发挥其效 应。
血脑屏障2013.11 (1)
Trojan horse hypothesis
瘦素抵抗引起的肥胖症 (Leptin-resistant induced Obesit 2.转运系统异常
William A Banks:
“…In this sense，obesity is a disease of the BBB”
The Blood-Brain Barrier as a Cause of Obesity Current Pharmaceutical Design, Volume 14, Number 16, June 2008 , pp. 1606-1614(9)
NVU): 组成血脑屏障的各成分与邻近
的神经细胞共同组成的功能单位，主 要以旁分泌的方式在生理和病理条件 下相互影响、相互作用。包括神经元、 星形胶质细胞、小胶质细胞、血管内 皮细胞、血管周细胞、基底膜以及细 胞外基质。
NVU in Alzheimer's Disease
5.其它血脑屏障相关疾病
周细胞(Pericyte)
• 属于血管平滑肌细胞系 • 与内皮细胞共用基膜 • 与内皮细胞之间存在特化连接
周细胞
包裹脑微小/毛细血管30%-70%
周细胞的功能
周细胞的缩血管作用
星形胶质细胞终足(Astrocyte end-foot)
调节水分子进出脑组织 调节电解质代谢 调节小血管通透性
二、血脑屏障实验室研究与临床检测方法
1. 动物实验
示踪原理：伊文氏蓝（Evans Blue）静脉注
射入血，可透过被破坏的血脑屏障，迅速与 脑组织中的白蛋白结合，使脑组织染色。
Electron microscopy
体外实验——联合细胞培养
2. 建立血脑屏障开放模型
血脑屏障名词解释组织学
血脑屏障名词解释组织学
血脑屏障是一种存在于血脑界面上的特殊生物屏障，它由血管内皮细胞、基底膜、脚突（astrocyte foot processes）和一层脂质包裹的血脑屏障细胞构成。
这个屏障的主要功能是阻止血液中的一些物质进入大脑，并维持脑内环境的相对稳定。
血脑屏障的主要特点是具有高度选择性透过性。
它通过限制物质进入脑组织，保护和维持神经系统的正常功能。
血脑屏障可以阻止大多数大分子、极性分子和药物通过，只允许必需的物质如氧气、葡萄糖等进入脑组织，从而有效防止了外界有害因素对脑的伤害。
血脑屏障还参与调节脑内的离子平衡和物质转运。
它能够选择性地转运某些营养物质、维生素、药物和代谢产物，从而保持脑内环境的稳定性。
同时，血脑屏障还通过清除代谢产物、毒性物质和神经递质等来维持正常脑功能。
血脑屏障的破坏或异常功能与多种神经系统疾病有关，如脑炎、中风、肿瘤等。
对血脑屏障的研究有助于我们更好地理解神经系统疾病的发生机制，并为治疗这些疾病提供新的思路和方法。
血脑屏障对药物代谢的影响
血脑屏障对药物代谢的影响当人体感染疾病时，通常需要依靠药物治疗。
随着科技的发展和人们对医学知识的了解增加，人们对药物的要求也越来越高。
重要的是，药物对人体有很大的影响。
药物可以传递给人体的大脑或神经系统，这就需要我们讨论血脑屏障和药物代谢之间的关系。
血脑屏障是什么？血脑屏障是一种非常重要的生理屏障，同样被称为血脑界面，目的是保护大脑不受外界物质的影响。
它是由神经元、神经胶质细胞和微血管组成的通透性非常低的屏障。
血液中的物质必须通过血脑屏障才能进入大脑或其他神经系统，但它确保大多数药物不能透过它进入人体的大脑或神经系统。
血脑屏障如何保护大脑？如前所述，血脑屏障的目的是保护大脑不受外界物质的影响。
它可以限制许多有害的化学物质、过剩的离子、病毒、细菌和其他微生物通过屏障，从而有效地保护大脑和神经系统不受感染。
此外，血脑屏障还与细胞间通讯和保护脑细胞免受氧化应激和神经元死亡的损伤有关。
药物与血脑屏障之间的关系药物在通过血脑屏障时必须克服它的保护作用，因此血脑屏障可以防止药物对大脑和神经系统的影响，所以药物通过血脑屏障的程度通常决定药物对大脑和神经系统的影响。
血脑屏障对药物运输的影响血脑屏障限制药物进入大脑的速度，因此需要选择出口渠道以促进药物进入大脑。
具有良好的口服吸收，高脂溶解性，低分子质量的化合物更容易通过血脑屏障。
此外，药物的结构、电荷状态和亲水性也影响药物在血脑屏障通过的速度。
血脑屏障对药代动力学的影响药物代谢是一个非常复杂的过程，通常包含吸收、分布和消化等步骤，而这些步骤通常会受到血脑屏障的限制。
1. 吸收血脑屏障对药物的吸收影响很小，因为血液和脑组织可以通过氧气交换自由进出。
此外，由于血脑屏障几乎不允许药物通过大量的血管组织，因此大多数药物必须使用其他方法进行吸收。
2. 分布药物在人体内分布，需要经过各种各样的生物过程，其中最常见的就是蛋白质的结合、脂质的处理和pH。
血脑屏障会影响药物的分布。
血脑屏障神经血管单元细胞分离
血脑屏障神经血管单元细胞分离
血脑屏障是一种特殊的生物屏障，位于脑血管和神经细胞之间。
它主要由神经血管单元细胞组成，包括脑血管内皮细胞、血脑屏障基底膜、脑管周围细胞和血脑屏障内胚窦细胞等。
分离血脑屏障神经血管单元细胞的方法有多种，以下是常用的几种方法：
1. 静脉灌注法：将动物（如小鼠）的心脏暴露出来，通过心脏灌注的方式将灌注液（包含胶原酶和DNA酶等）注入动脉，使灌注液通过全身循环进入脑血管，并附着在脑血管内皮细胞表面。
随后，使用玻璃胶片或刮刀轻轻剥离脑血管内皮细胞，并进行进一步培养和分离。
2. 高纯度密度梯度离心：利用密度梯度离心技术，分离出富集的脑血管内皮细胞。
首先，将动物大脑切片加入含有不同密度的葡萄糖或离子胶体溶液中，然后进行离心，使不同细胞组分在密度梯度中分层。
随后，通过收集不同密度梯度中特定层次的细胞来获取纯化的脑血管内皮细胞。
3. 免疫磁珠法：利用免疫磁珠分离技术，结合特定的抗体和磁珠，可以选择性地捕获和富集脑血管内皮细胞。
通过与细胞表面标志物反应的抗体结合，然后利用磁力将靶细胞捕获并分离出来。
这些方法可以根据需要进行适当的改进和调整，以满足不同实验的要求。
分离脑血管内皮细胞后，可以用于研究血脑屏障的功能、细胞交互作用以及相关疾病的发生机制。
《血脑屏障》课件
维持内环境稳定
总结词
血脑屏障能够调节大脑与血液之间的离子、水分和营养物质的交换，维持大脑内部环境 的稳定。
详细描述
血脑屏障能够控制离子和水分的进出，维持大脑内部的渗透压平衡。同时，它还能够调 节营养物质的运输，保证大脑获得足够的能量和营养物质。在病理状态下，血脑屏障的 调节功能可能会受到影响，导致大脑内部环境的紊乱。因此，保持血脑屏障的正常结构
防止感染和炎症扩散
防止血液中的有害物质进入大脑，保 护大脑免受损伤。
保护大脑免受感染和炎症的侵害，维 持大脑健康。
调节大脑中的物质浓度
控制小分子物质和营养物质的进入， 维持大脑的正常功能。
02
血脑屏障的生理作用
物质运
总结词
血脑屏障能够选择性地进行物质运输，控制大脑与血液之间 的物质交换。
详细描述
功能
保护大脑免受血液中有害物质的侵害，维持大脑内部环境的相对稳定，保证大 脑的正常功能。
血脑屏障的结构
脑毛细血管内皮细胞
形成紧密连接，限制物质通过 。
基膜
包围内皮细胞，提供结构支持 。
星形胶质细胞
环绕毛细血管，参与形成血脑 屏障。
神经胶质细胞
参与形成血脑屏障，调节物质 通过。
血脑屏障的重要性
维持大脑内部环境的稳定
人工膜模型
利用生物相容性材料制备人工膜，模拟血脑屏障的通透性、选择性 等特性。
血脑屏障的体内研究
动物模型
利用小鼠、大鼠等动物建立血脑屏障动物模型，通过观察药物在脑组织中的分布、浓度等指标，评估 药物的透过能力和治疗效果。
临床试验
在人体上进行药物试验，通过观察药物在脑组织中的浓度和分布，评估药物的透过能力和治疗效果。
血-脑屏障(中英双语解读生理、功能与临床意义)
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。
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