血脑屏障的研究进展
血_脑屏障实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解血脑屏障的结构和功能；2. 掌握血脑屏障的实验方法；3. 观察和记录实验结果，分析血脑屏障的特性。
二、实验原理血脑屏障（Blood-Brain Barrier，BBB）是脑毛细血管内皮细胞、周细胞和基底膜共同构成的一种特殊屏障，主要功能是保护中枢神经系统免受血液中有害物质的侵害。
在实验中，通过观察脑毛细血管内皮细胞与周细胞之间的连接情况，可以判断血脑屏障的存在与否。
三、实验材料与仪器1. 材料：新鲜猪脑、生理盐水、伊红染液、中性福尔马林、石蜡、切片机、显微镜等；2. 仪器：显微镜、切片机、解剖显微镜、解剖刀、剪刀、镊子、烧杯、培养皿等。
四、实验步骤1. 解剖新鲜猪脑，取出大脑半球，用生理盐水清洗；2. 将大脑半球放入装有生理盐水的烧杯中，用解剖刀将大脑半球沿中线切开，暴露出脑组织；3. 在解剖显微镜下，用解剖刀将大脑半球切成薄片；4. 将切片放入装有中性福尔马林的烧杯中，固定24小时；5. 将固定好的切片取出，用生理盐水冲洗干净；6. 将切片放入装有伊红染液的烧杯中，染色10分钟；7. 将染色的切片取出，用生理盐水冲洗干净；8. 将切片放入装有石蜡的烧杯中，加热熔化石蜡，将切片包裹在石蜡中；9. 将包裹好的切片取出，放入切片机中，切成薄片；10. 将切好的薄片取出，放入装有生理盐水的培养皿中，进行观察。
五、实验结果与分析1. 在显微镜下观察，可见脑毛细血管内皮细胞与周细胞之间存在紧密连接，表明血脑屏障存在；2. 通过观察切片，发现脑毛细血管内皮细胞与周细胞之间的连接呈线状或点状，表明血脑屏障具有一定的通透性；3. 在不同浓度的伊红染液中观察，发现低浓度伊红染液能穿过血脑屏障，而高浓度伊红染液则不能，表明血脑屏障对物质的通透性具有选择性。
六、实验结论通过本次实验，我们成功观察到了血脑屏障的结构和功能。
实验结果表明，血脑屏障确实存在，并对物质的通透性具有选择性，从而保护中枢神经系统免受血液中有害物质的侵害。
中药作用于血脑屏障的研究进展
★★ 通讯作者 ： 周春祥 ， 主任 医师， 教授 ， 博 士生导师， 主要研 究方向： 《 伤寒论 》 理法方药及抗肿瘤 、 抗 炎及免疫调节的 临床与作用机制研 究。
［ ｒ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ／ Ｍｏ ｄ ｅ ｒ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｍｅ ｄ ｉ ｃ ｉ ｎ ｅ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ Ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ］１ ５ ２ ５
进 人 大 脑 。这样 的屏 障 系 统 可 以将 神 经 细 胞 的 死 亡 维持在较 低速 率 ， 以 适 应 正 常 成 人 中枢 神 经 系统 较
中枢 神经 系统疾病 的确切疗效 ， 中药 如何 作用 于血 脑屏 障受 到了广泛 的关 注 。
１ 血脑 屏 障 的 结构 和 功 能 血 脑屏 障是 由脑毛 细血管 内皮 细胞 、 基 膜 以 及
籍 中记载 了大量可 以循经人脑 的中药 ， 加 之 中 药 对
Ｇ ＤＮ Ｆ） 、 白细 胞 介 素 一 ６ （ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｌ ｅ ｕ ｋ ｉ ｎ 一 ６， Ｉ Ｌ 一 ６） 等 】 。
一
方面， 血 脑 屏 障 具 有 特 殊 的 运 输 系 统 以确 保
中枢神 经 系统 可 以获得 必要 的代谢 所需 的 营养 物 质， 并对 ｃ ａ 、 Ｍｇ 等离子以及 ｐ Ｈ起着调节作用 ［ ｍ ］ 。 另一方 面 ， 血脑 屏 障阻 止 了许 多 大分 子进 入脑 内， 使 得脑脊 液 中的蛋 白质含 量远小 于血浆 ， 并且 阻止 了外 周循 环 中绝 大 多数 内源性 和外 源性 神经 毒 素
星形胶 质 细胞足 突构成 的一种 细胞 复合体 ［ ５ Ｊ ， 其中 内皮细胞层起最 主要 的屏 障作 用。血 脑屏障 中的 内 皮细胞 较普 通 内皮 细胞 有着更 多 的线 粒体 ［ ６ １ ， 细胞 膜上 缺乏 窗孑 Ｌ ｌ ７ ］ ， 并 在 相 邻 的 内皮 细 胞 间 具 有 紧 密 连接 结构 『 ８ ］ ， 这 样结构 的 出现 减少 了物质 的跨膜 转 运； 中层 的基 膜 层 是 由 Ｉ Ｖ 型胶 原 和纤 维 蛋 白组 成 的 聚合 体 网； 最外 层 由星形 胶质 细胞 足 突覆 盖 ， 其对
血脑屏障的机制与功能研究
血脑屏障的机制与功能研究血脑屏障（Blood Brain Barrier, BBB）是脑部神经系统的一种保护性结构，它能够阻止大多数药物、细菌、病毒等有害物质进入大脑，同时维持脑内环境的稳定。
BBB的建立和维持需要多个细胞类型的密切协作，其中包括微血管内皮细胞、astrocytes以及pericytes。
在本文中，我们将探讨BBB的机制和功能以及近年来关于BBB的研究进展。
BBB的机制BBB的机制主要是由微血管内皮细胞和astrocytes共同构成的血脑屏障基质来维护的。
微血管内皮细胞是BBB的主要组成部分，它们形成密实的血管内膜，使大分子物质无法通过，同时可以通过上皮细胞间紧密连接部分形成紧密连接，阻挡细胞外液体的渗透。
Microvilli扩大了微血管表面积，增加了脑部的氧气和营养的供给。
Astrocytes则通过足突形成被称为紧密交界处的典型网状结构，使BBB更具完整性。
BBB的功能BBB通过以下途径来保持脑内环境的稳定和保护脑部免受有害物质的侵害：1.阻止细菌及病毒进入大脑BBB能够阻止大多数药物、细菌、病毒及其他有害物质从血流中进入大脑，在大脑内形成相对稳定的生理环境，保证大脑不受细菌、毒素等侵害。
2.维护脑部代谢活动BBB防止外部有害物质切断了脑内代谢通路，维护血液–脑屏障的结构稳定，限制内源性有害物质、代谢产物的进入，维持神经细胞的功能。
3.维持电化学平衡BBB维持脑内外离子的稳态，自动调节离子的比例和浓度，防止神经细胞受到影响而导致电化学平衡失调。
BBB的研究进展BBB的研究是神经科学领域的一个热门课题。
经过多年的研究，科学家们已不仅仅了解了BBB的构成和功能，还发现了BBB在一些疾病的治疗中的重要作用。
1. BBB在多发性硬化中的研究多发性硬化（Multiple Sclerosis, MS）是一种神经系统疾病，病因未明，至今仍没有根治。
研究发现，患有MS的患者的 BBB会呈现损伤和不稳定现象，如有病变区域的 BBB，通透性会有所增加，导致有害物质进入脑部。
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。
血脑屏障在神经系统疾病中的功能与作用研究
血脑屏障在神经系统疾病中的功能与作用研究神经系统是身体各个系统协同工作的中枢，也是我们人类非常复杂、关键的一部分。
但随着生活压力的增大、环境污染的恶化、饮食营养的失衡等外界因素的干扰，神经系统面临越来越多的挑战和威胁。
这些外界因素对神经系统的影响最终会造成各种神经系统疾病的产生，如阿尔茨海默病、帕金森病、癫痫、脑卒中等等。
在这些神经系统疾病的治疗过程中，有一个非常重要的部分需要研究，那就是血脑屏障。
血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）是阻止血液中的有害物质进入脑组织和脊髓的屏障。
它是由微血管内皮细胞、脉络丛上皮细胞和星形胶质细胞等构成的一层防御屏障。
了解血脑屏障对于神经系统疾病的诊断和治疗至关重要。
1. 血脑屏障的构成和功能血脑屏障主要由三类细胞组成：微血管内皮细胞、基底膜和星形胶质细胞。
微血管内皮细胞是屏障的主要构成部分，它们之间的连接是非常紧密的，形成了血脑屏障。
基底膜是微血管内皮细胞和星形胶质细胞之间的物理隔离层。
星形胶质细胞通过向微血管内皮细胞释放一系列化学信号和分泌物质来影响血脑屏障的不透性。
血脑屏障的最主要功能在于保护中枢神经系统（CNS）免受外界有害物质的侵害。
血脑屏障可以阻止血液中的细胞、蛋白质、毒素、药物和病毒等物质向脑组织和脊髓内部渗透。
这种保护机制对于身体的健康非常重要，如果没有血脑屏障的阻隔，中枢神经系统可能会受到伤害或者感染，导致各种神经系统疾病的产生。
2. 血脑屏障与神经系统疾病虽然血脑屏障的存在对于维持中枢神经系统的健康至关重要，但是在某些情况下，神经系统疾病仍然会破坏血脑屏障的结构和功能，从而导致有害物质穿过屏障进入到中枢神经系统中。
多个神经系统疾病都被发现与BBB的破坏有关，如阿尔茨海默病（Alzheimer disease）、帕金森病（Parkinson disease）、多发性硬化病（Multiple Sclerosis）等等。
阿尔茨海默病的大脑BBB的破坏往往是通过淀粉样蛋白β的积累导致的。
血脑屏障的结构和功能研究
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。
脑肿瘤血脑屏障研究成果综述。
血脑屏障脑肿瘤脑肿瘤血脑屏障研究及临床应用河北医科大学附属唐山工人医院肿瘤放化疗科王瑞林本课题于1998年8月立项，发表了多篇相关论文。
2007年6月在国家级继续教育大会上，公布了脑肿瘤血脑屏障研究及临床应用的科研成果。
此课题通过对脑肿瘤血脑屏障的免疫组化研究、电镜观察、钆喷酸葡胺增强磁共振影像分析、临床药物疗效分析，证实了如下结论：（1）脑转移癌细胞、组织及毛细血管保持原发肿瘤的特点，其血管通透性也与原发肿瘤一致，不具备形成血脑屏障的基本条件。
（2）低分化脑胶质瘤（Ⅲ-Ⅳ级）由于分化程度较差，与正常脑组织差异明显，导致其血脑屏障功能的缺失。
（3）高分化脑胶质瘤（Ⅰ－Ⅱ级）由于分化程度较好，毛细血管及其组织结构与正常脑组织差别不明显，因此基本保持了较完整的血脑屏障功能。
（4）脑转移癌不具备血脑屏障，可选择不能通过血脑屏障的药物治疗。
（5）原发脑肿瘤可依据MRI钆喷酸葡胺强化不同，指导临床治疗。
这一研究成果为临床药物治疗脑肿瘤奠定了理论基础。
填补了脑肿瘤血脑屏障的认知空白。
拓展了药物研发的思路。
打破了不能通过血脑屏障的药物不宜治疗脑肿瘤的常规，为临床药物治疗脑肿瘤开辟了广阔前景。
科研成果简介Summary of Scientific Research AchievementsTitle: Study on Blood-Brain Barrier of Brain Tumor and Clinical Application.Dr. Ruilin WangDepartment of Tumor Radiotherapy and Chemotherapy, Tangshan Worker's Hospital Affiliated lo Hebei Medical University.The project of study on blood-Brain barrier of brain tumor and clinical application was founded in August 1998. After many year research and clinical testing, I have published a few related papers .In June 2007, the scientific research results of blood-brain barrier research and clinical application of brain tumors were published at the National Continuing Education Conference .By using the immunohistochemical study of brain tumor blood-brain barrier, electron microscopic observation, gadolimum-enhanced magnetic resonance imaging and clinical drug efficacy analysis, I made the following conclusions：（1）The capillaries of brain metastases keep the characteristics of the primary tumoc, and their permeability is the same as that of the primary tumor; so theydo not have the basic conditions to form blood-brain barrier（2）Poorty differentiated gliomas (grade Ⅲ-Ⅳ ) are significantly different from normal brain tissues because of their poor differential ion that causing the loss of blood-brain barrier function.（3）Well differentiated gliomas (gradeⅠ-Ⅱ) maintained the function of blood-brain barner (BBB) Because of the high differentiation. The capillary structure of the high-drfferentiated gliomas is similar to the normal brain tissue.（4）Metastatic brain cancer does not have blood-brain barrier, so do not need to select drugs that can pass through the blood-brain barrier .(5)Gd-DTPA enhanced MR imaging can be used to guide the clinical treatment of primary brain tumors.This study laid a theoretical foundation for clinical drug treatment of brain tumors. It fills the cognitive gap of blood-brain barrier in brain tumors..Expanded the idea of drug development. It breaks the routine that drugs that cannot pass the Blood brain barrier are not suitable for treating the brain tumors, and opens up a broad prospect for clinical drug treatment for brain tumors. This study improves the quality of life and median survival time of patients with brain tumors of lo a new level.脑肿瘤血脑屏障研究成果简述河北医科大学附属唐山工人医院王瑞林宋文广张志勇马梦华王海平钟延丰王胜兰目前全世界每年恶性肿瘤的新发病例约1800万人，约有25%的恶性肿瘤患者发生脑转移。
血脑屏障作用机制研究总结报告
血脑屏障作用机制研究总结报告血脑屏障是大脑和周围血液之间的重要隔离系统，它对维持神经元正常功能起着关键作用。
本文将对血脑屏障的作用机制进行综述，并介绍相关研究进展。
血脑屏障是由脑毛细血管内皮细胞、基底膜和脑脊液组成的屏障系统。
其主要功能是阻挡外界有害物质和维持大脑内部恒定的微环境。
首先，血脑屏障通过紧密连接脑毛细血管内皮细胞形成的紧密连接，在细胞之间形成了相对密闭的通道，使外界物质难以通过。
其次，血脑屏障上的特殊转运通道和受体选择性地调控了外界物质的转运和吸收。
最后，血脑屏障的专一性穿透性转运系统和酶系统，对某些特定物质具有特异性的排斥和降解作用。
近年来，随着生物技术和研究手段的发展，血脑屏障作用机制的研究取得了一系列进展。
其中，重要的研究方向之一是研究血脑屏障通透性的调控机制。
通透性的调节主要通过血脑屏障上的紧密连接和转运通道来实现。
研究发现，多种信号通路和细胞因子可以通过调控血脑屏障内皮细胞的紧密连接蛋白的表达和磷酸化来调节血脑屏障的通透性。
此外，研究还发现，单个通透性蛋白的功能突变或基因敲除都会导致血脑屏障通透性的改变，进一步验证了通透性蛋白在血脑屏障功能中的重要性。
另一个前沿研究方向是关于血脑屏障在神经炎症和神经退行性疾病中的作用。
神经炎症和神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病等，已被证实与血脑屏障的功能异常有关。
研究发现，炎症反应和过度活化的免疫细胞可以破坏血脑屏障的完整性，导致外界有害物质和炎性细胞进入大脑。
此外，血脑屏障的通透性改变也会导致神经退行性疾病相关蛋白的堆积，从而促进疾病的发展。
这些研究结果表明，恢复血脑屏障功能可能成为治疗神经炎症和神经退行性疾病的新策略。
另外，近年来，研究人员还发现一些通过改变血脑屏障通透性来促进药物运输到达大脑的新方法。
例如，通过改变药物的化学结构或使用特定的药物运输系统，可以提高药物通过血脑屏障的效率。
通过这些方法，很多原本无法穿过血脑屏障的药物可以被有效地运输到脑部，从而展现了治疗中枢神经系统疾病的巨大潜力。
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血脑屏障的研究进展朱明启综述,赵宝东审校(锦州医学院人体解剖学教研室,辽宁锦州121001)=中图分类号>R32914=文献标识码>A=文章编号>1000-5161(2005)01-0053-04血脑屏障(blood-brain barrier,BBB)的概念是1913年由E1E1Goldman正式提出的[1]。
直止20世纪60年代,应用电子显微镜才揭示了BBB的解剖学基础:BBB是一层连续覆盖在99%脑毛细血管腔表面的内皮细胞膜,细胞之间有紧密连接(tight junction,T J)[2],并认为T J是BBB的最主要的结构[3]。
近年的研究显示:BBB是一个复杂的细胞系统,它主要由内皮细胞(endothelial cell, EC)、EC的TJ、星形细胞(astrocyte)、周皮细胞(pericyte)和血管周围的小胶质细胞(perivascular microglia)以及基膜(basement membrane)等结构构成并维持了BBB的特殊功能,保持了中枢神经系统(CNS)内环境的稳定。
随着细胞生物学及分子生物学研究的深入,对BBB的结构和功能有了进一步的了解。
下面就人的BBB研究现状加以综述。
1紧密连接的分子构成和信号调节111紧密连接的分子构成人的BBB的紧密连接主要由跨膜蛋白和胞质附着蛋白两种成分组成,细胞骨架也是组成TJ的重要组成部分。
11111跨膜蛋白1993年,Furuse等[4]分离出第一个T J跨膜蛋白,称为occluding。
序列分析发现occluding是一个分子量为60kD的蛋白质,其氨基端和C端均位于细胞内,细胞外部分跨膜四次,形成两个环状结构,每个环由45个氨基酸构成,第一个环状结构主要由甘氨酸和酪氨酸组成,是细胞间形成T J的主要部位。
occluding直接参与了脑微血管内皮细胞上的T J形成。
1998年Furuse等[5]又发现了两个新的完整的TJ跨膜分子:Clauding-1,Claud2ing-2。
Clauding是一个多基因家族,至今已发现超过20个成员。
Clauding在成纤维细胞上异位表达也诱导出类TJ结构,说明Clauding参与了TJ 的形成,但与TJ的器官特异性无关[6]。
与occlud2 ing相似,Clauding也具有两个环状结构,但其组成至今仍不清楚。
Clauding与occluding以二聚体形式存在,与相邻细胞的同型蛋白结合形成/绑鞋带0样结构,组成对合的封闭链,封闭细胞间隙。
1998年Martin-Padura等[7]发现了另一个跨膜蛋白)))连接粘附分子(J AM),属于免疫球蛋白家族成员。
几乎所有上皮、内皮细胞表面均有J AM,J AM高表达的细胞所形成的TJ并不表现出对可溶性示踪剂的扩散阻力增加,说明其功能主要是参与TJ渗透性的调节。
11112胞质附着蛋白胞质附着蛋白是TJ支持结构的基础。
TJ蛋白ZO(zonula occludens prteins)是第一个被证实的TJ附着蛋白,属于MAGUK(membrane-associ2 ated guanylate kinase-like proteins)家族,主要包括ZO-1,ZO-2和ZO-3三个亚型,这一家族在胞质内有多个结合位点,ZO与occludin的C端及clauding相互作用,将跨膜蛋白和细胞骨架连接在一起,并能识别TJ位置及传递各类信号。
另一个胞质附着蛋白是扣带蛋白,是一种存在于TJ上的双股类肌球蛋白,形态类似豆芽,头端与跨膜蛋白相连接,尾端连接ZO蛋白,为附着蛋白和跨膜蛋白的连接提供支架[8]。
T J胞质附着蛋白还包括AF6,7H6等成分,TJ上的7H6抗原磷酸化蛋白对金属及大分子不通透,而且7H6对TJ的能量状态很敏感:ATP缺乏7H6能可逆的与TJ分离,而细胞间的ZO仍保持连接,细胞间通透性增高[9]。
11113细胞骨架蛋白53锦州医学院学报J Jinzhou Med College2005F eb1,26(1)1作者简介2朱明启(1970-),男,山东省菏泽市人,在读硕士研究生,主要研究方向为神经解剖学。
细胞骨架蛋白主要由微丝构成,这种微丝将跨膜蛋白和胞质附着蛋白组成的连接复合物固定在细胞内,这对维持T J的稳定有重要作用[10]。
112紧密连接的信号调节T J位于与Caveolin1相关的、富含胆固醇的胞膜上。
Caveolin1调节许多信号转导通道的活性,许多胞质信号分子聚集在TJ复合物上并参与信号级联反应以调控T J的形成和分解[11]。
11211Ca调节T J活性Ca2+参与了各种细胞间连接的形成,并且对连接正常功能的维持起了重要作用[12]。
TJ对细胞外的Ca2+浓度十分敏感,将Caco-2上皮细胞放入无Ca2+的培液中培养,则很快出现T J完整性的破坏,而随着细胞外Ca2+浓度的增加,TJ的完整性得到改善。
研究发现,细胞外Ca2+浓度对TJ的影响与蛋白激酶A(PKA)和蛋白激酶C(PKC )信号通路有关,低钙对T J的影响可通过PKC的活化及PKA的抑制而得到改善。
与细胞外Ca2+相比,细胞内钙不改变ZO-1/肌动蛋白的相互作用,主要改变ZO-1/肌动蛋白的结合并改变oc2 cludin在细胞内的位置[11]。
11212胶质细胞对TJ的影响在体条件下,内皮细胞和胶质尽管隔着基膜不直接接触,但胶质细胞对内皮细胞形成TJ有着重要影响,它在一定程度上加强、支持了屏障功能。
脑微血管内皮细胞与胶质细胞共培养使跨内皮细胞膜电阻增加75%,采用胶质细胞源性细胞营养因子和cAMP处理后,内皮细胞的跨膜电阻可增加到正常的25%[12]。
11213磷酸化调节TJ结构的完整性所有跨膜蛋白和胞质附着蛋白的磷酸化在TJ 形成和调节方面具有重要作用。
其磷酸化可发生在Occludin和ZO-1的丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸残基上。
研究证实,TJ破坏后,其形成或再形成与occluding磷酸化升高有关,尤其是发生在丝氨酸和酪氨酸残基上的磷酸化。
T J的调节也依赖细胞间酪氨酸的磷酸化,TJ屏障功能形成与TJ复合物上酪氨酸磷酸化减少有关。
最近研究证实,酪氨酸磷酸化与occluding表达减少,可使跨膜阻力降低和BBB通透性升高[13]。
11214蛋白激酶C对TJ的调节PKC是TJ形成和调节的重要因子,对ZO-1从细胞内迁移到细胞膜表面起重要作用。
ZO-1蛋白上有34个PKC磷酸化一致序列,提示ZO-1在细胞间连接的胞膜表面的PKC信号转导途径中作为细胞骨架存在。
PKC同功酶在TJ生理功能的保持、病理条件下的反应中起重要作用。
两个不典型PKC亚型PKC N和PKC K特异结合蛋白ASIP沉积于T J上,在细胞极性形成方面发挥作用。
其依靠细胞粘附、信号网络、细胞骨架和蛋白转运共同构成了BBB分化和功能形成的基础[14]。
11215异源三聚体G蛋白和小GTP结合蛋白对TJ的调节G蛋白是由A,B,C三种亚基组成的三聚体,是膜胞质侧镶嵌蛋白,参与cAMP信使通路的信号转导。
其A亚基能与GTP结合,并有GTP酶的活性,能够水解GT P,根据G蛋白对腺苷酸环化酶作用的性质不同又分为Gs(刺激作用)和Gi(抑制作用)二种。
有证据表明异源三聚体G蛋白参与TJ的调节及功能状态。
研究发现T J上存在G A 亚单位(i2,i3和12),G A i2亚单位与PKC N共同定位ZO细胞间接触位点上,并且G A i2亚单位活性对脑微血管内皮细胞跨膜电阻和TJ特有的高电阻、低通透特性产生影响[15]。
2内皮细胞及吞饮功能脑血管EC与其他组织EC的主要区别在于前者具有复杂的T J和丰富的线粒体,但缺少跨膜转运的质膜小泡(plasma vesicle)以及缺乏细胞孔。
另外,脑血管细胞内皮细胞的胞膜上含有一些特殊蛋白:碱性磷酸酶、r-谷氨酸转肽酶、糖转蛋白、转铁蛋白受体等。
以上结构是脑血管内皮细胞特有的,它们对维持脑血管内皮T J功能具有重要作用。
大分子物质转运研究证实,BBB以外的血管内皮细胞含有大量的小凹陷和小泡,这对细胞的内吞起重要作用,但BBB的血管内皮细胞缺乏这种结构,这说明脑血管内皮细胞具有特殊的吞饮机制。
一般认为其内吞机制分三大类:第一类受体介导的内吞,是细胞在网格蛋白参与下内吞结合在质膜受体上的大分子物质;第二类吸附内吞,是细胞内吞在质膜上的物质分子的过程;第三类液相内吞,是一些与质膜没有亲和力的分子溶于细胞间质而被包裹/饮0入的过程[16]。
3星形胶质细胞的作用脑血管的超微结构研究表明,星形胶质细胞环脑血管现象是脑血管的一个独有的特点,在BBB 发育的同时就已经出现[17]。
Svendaard等[18]的实54锦州医学院学报2005年2月,26(1)验证实:将非神经组织的血管移植于脑组织中生长,可以获得脑血管EC的某些特性。
然而,脑血管移植于中胚层中,却逐渐失去了脑血管EC的特性。
大量事实表明:星形胶质细胞对EC有极大的影响,对BBB的维持有着重要的作用。
4基膜的结构和功能基膜主要由IV型胶原、层连蛋白、内肌动蛋白、纤维连接蛋白以及一些糖蛋白等组成,其中IV胶原和层连蛋白是构成基膜的主要物质[19,20]。
研究发现,IV型胶原可以直接与层连蛋白,也可以通过内肌动蛋白与层连蛋白连接,形成聚合体网,同时,纤维连接蛋白可将基膜与周围组织以及细胞外间质相连,说明基膜对BBB的屏障作用维持起着重要作用。
另外,基膜对周围细胞的生长分化也起着调节作用,脑血管内皮细胞生长和分化就是星形胶质细胞通过基膜来完成的[19]。
5血脑屏障通透性的调节外伤、缺血、缺氧、感染、免疫及理化因素等均可造成BBB的损害从而导致BBB的通透性升高。
使用不同的示踪剂研究显示,大分子物质透过BBB 的途径主要有:(1)EC间TJ的开放;(2)经EC 质膜小泡转运的增加;(3)穿EC隧道的形成。
Preston等[21]研究证实:BBB开放机制主要由紧密连接的开放和胞饮转运所致。
陈兴洲等[22]研究证实:脑血管内皮细胞凋亡可能参与了通透性增大的形成。
Olesen[23]研究发现,一些化学物质如:5-羟色胺、缓激肽、AT P、ADP等等,可通过影响脑血管EC内[Ca2+]而调节TJ开放和关闭[24,25]。
6前景和展望血脑屏障通透性的调节对脑缺血、脑缺氧等脑损伤的治疗及药物在中枢神经系统的导入有着重要意义。
近年来,神经生长因子(NGF)等一些大分子药物应用于脑损伤取得了一定效果,但许多研究显示在正常情况下,NGF等不能通过血脑屏障。
综上所述,通过对BBB结构功能及生化特点进一步研究将可能为上述药物通过血脑屏障的机制找到一些重要途径和证据。
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