血脑屏障模型的建立与评价
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。
血脑屏障体外细胞模型的建立与比较
血脑屏障体外细胞模型的建立与比较苏钰雯;修建波;许琪【期刊名称】《基础医学与临床》【年(卷),期】2022(42)5【摘要】目的构建不同培养模式的血脑屏障(BBB)体外细胞模型并进行结构和功能的比较和分析。
方法用人脑微血管内皮细胞系(hCMEC/D3)、人脑星形胶质母细胞瘤细胞系(U87MG)和人脑血管周细胞系(HBVP)3种细胞在Transwell装置中构建细胞模型。
根据细胞种类和细胞位置的不同,将模型分为单培养、双培养(hCMEC/D3+U87MG或HBVP)、不接触共培养、半接触共培养和全接触共培养5种血脑屏障体外细胞模型。
检测模型的通透性和渗透性以及相关蛋白和基因的表达,比较不同模型的结构和功能特点并分析。
结果与单培养和双培养模型相比,共培养模型的渗透性降低,紧密性升高,血脑屏障相关的基因和蛋白的表达也升高(P<0.05)。
在共培养模型中,半接触和全接触培养模型具有更低的渗透性(P<0.001),全接触细胞培养模型的紧密性更高(P<0.01),部分血脑屏障相关蛋白和基因的表达也更高(P<0.05)。
结论全接触共培养细胞模型具有更优的血脑屏障相关性质,更适用于血脑屏障研究。
【总页数】7页(P714-720)【作者】苏钰雯;修建波;许琪【作者单位】中国医学科学院基础医学研究所【正文语种】中文【中图分类】R338.2【相关文献】1.体外血脑屏障细胞模型的建立2.大鼠脑微血管内皮细胞与周细胞、星形胶质细胞共培养建立体外血脑屏障模型3.新生鼠肺成纤维细胞原代培养方法的比较与体外肌成纤维细胞分化模型的建立4.冰片对血脑屏障体外模型细胞间紧密连接和细胞吞饮囊泡的影响5.大鼠脑微血管内皮细胞与星形胶质细胞共培养血脑屏障体外模型的建立因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
体外血脑屏障模型建立
体外血脑屏障模型建立
体外血脑屏障模型建立是一项重要的实验技术，该技术可以用来模拟人体的血脑屏障功能，以研究药物透过血脑屏障的能力，从而为药物研发提供更加准确的实验数据。
建立体外血脑屏障模型的过程主要分为以下几个步骤：首先，需要从动物（例如小鼠）的脑部获取毛细血管，然后将这些毛细血管培养在细胞培养皿中。
其次，需要向这些毛细血管中加入人类脑部内皮细胞（BMEC），这些细胞可以在培养皿中生长并形成一层膜状结构。
最后，将实验所需的药物或其他物质加入培养皿中，以观察其是否能够通过膜状结构进入毛细血管内。
通过建立体外血脑屏障模型，可以更加准确地评估药物的透过血脑屏障的能力，从而为药物研发提供科学依据。
同时，这项技术也可以用来研究血脑屏障的结构和功能，为神经系统疾病的治疗提供更深入的理解和探索。
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药物血脑屏障通透性体外模型及评价方法的研究进展
药物血脑屏障通透性体外模型及评价方法的研究进展
程刚;郑金红;李国臣;刘阳;张华妮;曹贤达;殷莉
【期刊名称】《中国现代药物应用》
【年(卷),期】2022(16)11
【摘要】血脑屏障(BBB)是位于循环血液与中枢细胞外液之间的一道天然生理屏障,其表现出的动态选择性滤过作用决定了BBB在防卫中枢神经系统(CNS)免受异物侵害的同时也限制了相关药物的递送吸收。
本文通过查阅近年来国内外相关文献,梳理常见BBB体外细胞模型的优缺点,并对各种药物BBB通透性方法进行评价分析,揭示构建一种高度契合人体内真实BBB条件的模型,不仅对BBB生理机制进行研究,而且在新型靶向药物的设计与筛选中都具有极大帮助。
最后展望当前中药纳米递药系统这一热点研究方向,为深入开发穿透BBB治疗CNS疾病的药物提供积极探索。
【总页数】6页(P178-183)
【作者】程刚;郑金红;李国臣;刘阳;张华妮;曹贤达;殷莉
【作者单位】十堰市中西医结合医院药学部
【正文语种】中文
【中图分类】R74
【相关文献】
1.咪唑克生对体外血脑屏障炎症模型通透性的影响
2.大鼠稳态脑分布模型评价药物的血脑屏障通透性
3.十溴联苯醚对血脑屏障体外模型通透性的影响
4.药物膜通透
性体外评价方法研究进展5.血脑屏障氧糖剥夺体外模型中缺氧诱导因子-1α的表达及血脑屏障通透性的变化
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血脑屏障的生理特征及其研究方法
血脑屏障的生理特征及其研究方法血脑屏障是连接脑组织与循环系统之间的重要物理屏障，它在保持神经系统功能正常运作中起着至关重要的作用。
血脑屏障可以阻止血液中许多分子物质和细胞成分进入神经组织，从而防止血液脑质转移和维护神经环境的稳定。
本文将从血脑屏障的构成、特征和研究方法等方面进行探讨。
一、血脑屏障的构成和特征血脑屏障由多种细胞类型组成，包括微血管内皮细胞、基底膜和邻近星形细胞等。
微血管内皮细胞是主要构成血脑屏障的细胞类型，其间质充满了紧密连接蛋白，如在内皮细胞间连接的紧密连接蛋白ZO-1、Claudin和Occludin等，他们可以形成完整的屏障。
紧密连接物质是维持细胞间互不穿透的关键，它们可以防止大分子进入神经组织。
此外，基底膜也对血脑屏障的形成和维持发挥着作用，它可通过蛋白质、多胺和糖等联系和吸附微血管内皮细胞和星形细胞。
邻近星形细胞是一种特化的神经胶质细胞，星形细胞的作用不仅在于提供结构上的支持，同时还能影响神经元活动。
血脑屏障的生理特征在于，它可以过滤血液中的物质，只让小分子物质（如氧分子）和特定分子物质（如葡萄糖）通过。
这种“选择性通透性”是血脑屏障的重要特征之一，它可以有效保障神经组织的稳定运作。
二、血脑屏障的研究方法针对血脑屏障的研究，科学家们利用多种方法进行探究。
其中，透射电子显微镜和荧光显微镜是目前使用最广泛的研究方法。
透射电子显微镜能够通过特定技术将样品切片并通过电子束照射产生高分辨率图像。
这种技术可以用于观察并细致测量血脑屏障的组成结构、确定细胞的超微结构等。
荧光显微镜可以对特定物质进行标记，以便直接观察它们的位置和运动。
其中最常用的标记物是荧光素，抗体或以荧光作为标记的溶酶体标记物。
此外，尚有其它诸如穿脑氨酸、漏斗蛋白和荧光素等等，这些方法在研究血脑屏障的功能与疾病发展机制等方面也有着重要的应用和效果。
结论血脑屏障是维护神经组织正常运作的基础，它不仅具备机械阻挡外来物质的作用，而且还能进行生化过滤和运输等多种功能。
血脑屏障模型芯片
血脑屏障模型芯片
血脑屏障是一种生理屏障，可以帮助保护脑部免受有害物质的侵害。
由于血脑屏障十分严密，使得许多药物都很难进入脑部治疗疾病。
因此，科学家们一直在寻找改善药物转运的方法，这就是血脑屏障模型芯片的研制背景。
血脑屏障模型芯片的研制是一个跨学科的合作项目，参与者包括工程师、材料学家和神经科学家等多个领域的专家。
他们利用微纳米加工技术和生物技术，将肝脏、肠道和脑组织等重要器官的细胞培养在芯片上，并模拟了真实人体环境。
这种芯片可以模拟人体内的微环境，包括透过细胞通道通过的药物和细胞之间的相互影响等等，很大程度上提高了药物进入脑部的效率。
这种技术有助于加快药物研发和临床应用，帮助医生更有效地治疗脑部疾病。
血脑屏障模型芯片的研制是生物医学工程领域的重要突破，对缩短药物研发时间和提高治疗效果有着重要意义。
这种技术的未来前景非常广阔，可以应用于研究和治疗许多神经系统疾病，如帕金森病、阿尔茨海默症和脑卒中等。
总之，血脑屏障模型芯片是一个革命性的医学工程项目，可以大大提高脑部药物治疗效果。
随着这项技术的成熟和进一步发展，我们有理由相信，它将在未来的医疗领域发挥更大的作用，带给人们更多的健康和福音。
血脑屏障体外实验模型的建立
血脑屏障体外实验模型的建立谢英;叶丽亚;张小滨;侯新朴;娄晋宁【期刊名称】《北京大学学报（医学版）》【年(卷),期】2004(036)004【摘要】目的:应用培养的CBA/J小鼠脑血管内皮细胞(brain microvascular endothelial cells,BMVEC)构建血脑屏障(blood-brain barrier,BBB)的体外实验模型.方法:将BMVEC种植在明胶包被的24孔板细胞插入器的微孔滤膜上培养至汇合状态,通过4 h液面渗漏实验、扫描和透射电镜、血脑屏障形成前后膜两侧的电阻以及辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)的通透性和RMP-7对血脑屏障通透性的调控作用来证实BBB的形成.结果:BMVEC培养至汇合后,4 h液面渗漏实验成为阳性;扫描电镜显示细胞形成单层,透射电镜证实细胞间形成紧密连接;跨细胞电阻(the transendothelial electrical resistance,TEER)分别为汇合前和人脐静脉内皮细胞的3.2倍和7.7倍;对HRP的通透率分别为前对照组的13.4%和6.7%;RMP-7处理使HRP在BBB的通透率增加了2.7倍.结论:构建的BBB体外模型在形态学、电阻和通透性方面具备了BBB的基本特性,适用于中枢神经系统药物跨BBB能力的研究.【总页数】4页(P435-438)【作者】谢英;叶丽亚;张小滨;侯新朴;娄晋宁【作者单位】北京大学药学院药剂学系,北京,100083;卫生部中日友好医院临床研究所病理生理研究室;北京大学药学院药剂学系,北京,100083;北京大学药学院药剂学系,北京,100083;卫生部中日友好医院临床研究所病理生理研究室【正文语种】中文【中图分类】R322.81【相关文献】1.人血脑屏障体外实验模型的建立及缺氧-复氧对其通透性的影响 [J], 冯洁;叶丽亚;张文健;刘杰文;娄晋宁;李成辉2.体外血脑屏障模型的建立及发展 [J], 李珺n;彭亮;黄胜和;吴春华;曹虹3.体外血脑屏障模型的建立 [J], 彭镜;尹飞;甘娜;张红媛4.大鼠脑微血管内皮细胞与周细胞、星形胶质细胞共培养建立体外血脑屏障模型[J], 查雨锋;傅晓钟;张顺;罗敏;欧瑜;董永喜;王爱民;王永林5.体外血脑屏障模型的建立 [J], 王卫东;黄虹;邹浩元;钟锋;谢彦鹏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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血脑屏障模型的建立与评价作者：田成林作者单位：解放军总医院神经内科 100853刊名：国外医学(神经病学神经外科学分册)英文刊名：FOREIGN MEDICAL SCIENCES SECTION ON NEUROLOGY & NEUROSURGERY年，卷(期)：2002，29(2)被引用次数：5次1.Gaillard PJ;Voorwinden LH;Nielsen JL Establishment and functional characterization of an in vitro model of the blood-brain barrier,comprising a co-culture of brain capillary endothelial cells and astrocytes 2001(03)2.FISCHER S;Wobben M;Kleinstuck J Effect of astroglial cells on hypoxia-induced permeability in PBMEC cells 2000(04)3.A kiyama H;Kondoh T;Kokunai T Blood-brain barrier formation of grafted human umbilical vein endothelial cells in athymic mouse brain 2000(01)4.Franke H;Galla H;Beuckmann CT Primary cultures of brain microvessel endothelial cells:a valid and flexible model to study drug transport through the blood-brain barrier in vitro 2000(03)5.Biegel D;Spender DD;Pachter JS Isolation and culture of human brain micro-vessel endothelial cells for the study of blood-brain barrier properties in vitro 1995(1-2)6.Kuchler-Bopp S;Delaunoy JP;Artault JC Astrecytesinduce several blood-brain barrier properties in non-neural endothelial cells 1999(06)7.Gargett CE;Bucak K;Rogers PA Isolation,characterization and long-term culture of human myometrial micro-vascular endothelial cells 2000(02)8.Gaillard PJ;vander Sandt IC;Voorwinden LH Atrocitiesincrease the functional expression of P-glycopretein in an in vitro model of the blood-brain barrier 2000(10)9.Sobue K;Yamamoto N;Yoneda K Induction of bloed-brain barrier properties in immortalized bovine brain endothelial cells by astrocytic factors 1999(02)10.Yamagata K;Tagami M;Nara Y Astrocyte-conditioned medium induces blood-brain barrier properties in endothelial cells 1997(24)11.Hurst RD;Fritz LB Properties of an immortalized vascular endothelial/glioma cell co-culture model of the blood-brain barrier 1996(01)12.Scism JL;Laska DA;Horn JW Evaluation of an in vitro coculture modelfortheblood-brainbarrier:comparison of human umbilical vein endothelial cells(ECV304) and rat glioma cells(C6) from two commercial sources 1999(10)13.Tan KH;Dobbie MS;Felix RA A comparison of the induction of immortalized endothelial cell impermeability by astrocytes 2001(07)14.Schroeter ML;MullerS;Lindenau J Astrocytes induce manganese superoxide dismutase in brain capillary endothelial cells 2001(11)endothelial cells:a possible use of aortic endothelial cell forin vitro BBB model 1996(5-6)1.学位论文范祥血脑屏障体外模型的建立及冰片对其影响的研究2004目的使用体外血脑屏障模型,观察冰片对血脑屏障的影响,探讨冰片促进其他物质透过血脑屏障的方式,阐述冰片的"开窍"机制.方法采用大鼠脑微血管内皮细胞、星型胶质细胞共培养技术,建立血脑屏障体外模型,以跨内皮细胞间电阻、多药耐药相关基因表达等指标,观察冰片对血脑屏障体外模型的作用.同时,应用分析化学(高效液相与质谱联合应用)的方法,检测冰片对丹酚酸B通过血脑屏障的影响.结果1.成功培养大鼠脑微血管内皮细胞,应用细胞共培养池,进行脑微血管内皮细胞与星型胶质细胞共培养,建立血脑屏障体外模型.2.星型胶质细胞与脑微血管内皮细胞共培养可以提高血脑屏障特异性酶--γ-谷胺酰胺转肽酶、碱性磷酸酶的表达.3.星型胶质细胞可提高脑微血管内皮细胞跨细胞间电阻,促进血脑屏障中内皮细胞紧密连接的形成.4.冰片在60min和24h内对血脑屏障体外模型跨细胞间电阻均没有明显改变.5.冰片与丹酚酸B联合应用可显著抑制血脑屏障体外模型脑微血管内皮细胞多药耐药相关基因的表达,而二者分别应用时无此作用.结论1.冰片对血脑屏障紧密连接无直接的开放作用.2.冰片与丹酚酸B联合应用抑制脑微血管内皮细胞上多药耐药相关基因的表达,可能是其促进其他物质透过血脑屏障、发挥"开窍"作用的机制之一.2.期刊论文冯洁.叶丽亚.张文健.刘杰文.娄晋宁.李成辉.FENG Jie.YE Li-ya.ZHANG Wen-jian.LIU Jie-wen.LOUJin-ning.LI Cheng-hui人血脑屏障体外实验模型的建立及缺氧-复氧对其通透性的影响-中国医药生物技术2008,3(2)目的 建立人血脑屏障体外实验模型,并探讨缺氧-复氧对血脑屏障模型通透性的影响.方法 将分离、纯化的人脑微血管内皮细胞(HB-MVEC)在细胞插入器上培养至汇合状态,以液面试漏试验确定血脑屏障模型的形成,并通过形态学检查、跨内皮细胞电阻(TEER)测定和辣根过氧化物酶(HRP)通透率对血脑屏障模型进行鉴定;以未达汇合状态的HB-MVEC及培养至汇合状态的人脐静脉内皮细胞(HUVEC)作为对照.观察缺氧.复氧处理(缺氧2h和复氧1、2、4、8、24h)和缺氧-复氧时存在白细胞激活产物(缺氧2 h后在有白细胞激活产物存在情况下复氧1 h)对血脑屏障模型通透性的影响,以及前列腺素E、α1抗胰蛋白酶和丹参单体764-3对血脑屏障模型的保护作用.各项实验均观察3孔细胞.结果 HB-MVEC在细胞插入器培养至汇合状态后,液面试漏试验呈阳性;扫描电镜观察显示细胞间无间隙,透射电镜检查证实细胞间存在紧密连接.血脑屏障模型、未达汇合状态HB-MVEC和HUVEC的TEER分别为(46.0±1.3)、(30.8±1.4)、(7.5±2.1)Ω/cm2;向细胞插入器内加入含HRP的培养基培养1 h后,HRP通透率分别为0.17%±0.03%、0.26%±0.04%和0.94%±0.07%;缺氧2h和复氧1、2、4、8、24h HRP通透率分别为3.97%±0.94%、6.06%±0.75%、7.17%±0.18%、7.96%±0.47%、8.57%±0.62%、10.37%±0.78%.血脑屏障模型缺氧2 h后在有白细胞激活产物的情况下复氧1 h,其HRP通透率为8.87%±0.76%,明显高于无白细胞激活产物组(7.20%±0.87%);而前列腺素E、α1抗胰蛋白酶和丹参单体764-3能够减弱这种情况下的血脑屏障模型通透性增加,3组的HRP通透率分别为7.08%±0.89%,6.01%±0.57%和5.53%±0.62%.结论 应用HB-MVEC可以构建血脑屏障体外模型,缺氧.复氧明显增加血脑屏障模型的通透性,前列腺素E、α1抗胰蛋白酶和丹参单体764-3具有保护血脑屏障模型的作用.3.学位论文杨钰楠微泡联合诊断超声波开放血脑屏障及促药跨膜转运的研究2008背景与目的：Vykhodtseva首次发现超声波能开放血脑屏障，开创了利用超声技术穿颅骨治疗的新领域，且对脑组织损伤甚微，扩大了无创性开放血脑屏障的研究前景。
这一超声技术不同于以往的超声治疗领域，而是利用具有诊断作用的超声波频率和强度在一定剂量的超声造影剂作用下无创性开放辐照区的脑部血脑屏障，且这种作用为可逆性开放，达到了最低危险程度开放血脑屏障。
故超声联合微泡开放血脑屏障成为近年国内外研究的热点。
血脑屏障本身的特殊解剖学结构达到了对外来物质通过的严格选择性，从而维持了脑内环境的稳定，确保脑的正常代谢和生理功能，对人体大脑起到了很好的保护作用。