血腦屏障及藥物通過血腦屏障方法研究進展

血腦屏障及藥物通過血腦屏障方法研究進展一、本文概述本文旨在全面回顧與更新近年來血腦屏障（BloodBrainBarrier,BBB）的基礎(chǔ)理論、結(jié)構(gòu)特性及其在藥物傳遞過程中的關(guān)鍵作用，以及針對這一復(fù)雜生理屏障進行藥物輸送優(yōu)化的研究進展。血腦屏障作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CentralNervousSystem,CNS）的守護者，以其高度的選擇性和調(diào)控機制，嚴(yán)格限制了大部分外來物質(zhì)從血液進入腦組織，確保了腦內(nèi)微環(huán)境的穩(wěn)定與神經(jīng)功能的正常運作。這種天然防御機制也為治療腦部疾病的藥物遞送帶來了顯著挑戰(zhàn)，尤其是當(dāng)需要輸送針對神經(jīng)退行性疾病、腫瘤、感染以及精神障礙等病癥的有效藥物時。本文首先系統(tǒng)梳理血腦屏障的基本構(gòu)成、功能特點及其對不同類別藥物的轉(zhuǎn)運機制，包括被動擴散、載體介導(dǎo)轉(zhuǎn)運、受體介導(dǎo)的胞吞作用等途徑。在此基礎(chǔ)上，我們將探討血腦屏障對藥物通透性的決定因素，如藥物的理化性質(zhì)（分子大小、電荷、脂水分配系數(shù)等）、轉(zhuǎn)運蛋白的特異性和表達水平、以及生理與病理狀態(tài)下屏障功能的變化等。重點聚焦于近年來藥物通過血腦屏障方法的研究進展，涵蓋以下幾方面：藥物設(shè)計與修飾策略：討論如何通過化學(xué)結(jié)構(gòu)改造、綴合物設(shè)計、前藥策略等手段增強藥物跨越BBB的能力，同時保持其治療活性。新型遞送系統(tǒng)：概述納米載體（如脂質(zhì)體、聚合物納米粒、無機納米材料等）、生物可降解微球、腦靶向肽、以及外泌體等先進遞送平臺的研發(fā)與應(yīng)用，這些系統(tǒng)能夠改善藥物的生物利用度、延長循環(huán)時間、并利用特定的識別機制實現(xiàn)腦部靶向遞送。物理與生物工程技術(shù)：探討經(jīng)顱聚焦超聲（TranscranialFocusedUltrasound,tFUS）、磁場引導(dǎo)、光遺傳學(xué)手段、以及局部BBB暫時性開放技術(shù)（如使用血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑或白細胞介素1）等非侵入或微創(chuàng)方法，以促進藥物穿越血腦屏障。體外與體內(nèi)模型：介紹用于評估藥物跨BBB性能的先進體外模型，如基于人源誘導(dǎo)多能干細胞（iPSCs）衍生的腦微血管內(nèi)皮細胞模型、器官芯片技術(shù)，以及動物模型（包括轉(zhuǎn)基因模型、疾病模型等）在藥物篩選與機制研究中的應(yīng)用。本文將對當(dāng)前研究中存在的挑戰(zhàn)、未來可能的研究方向，以及臨床轉(zhuǎn)化的前景進行評述，強調(diào)多學(xué)科交叉合作在推動血腦屏障藥物輸送領(lǐng)域創(chuàng)新中的重要性。通過綜述這些進展，我們旨在為科研人員、臨床醫(yī)生及制藥工業(yè)界提供一個全面的視角，以期推動更高效、精準(zhǔn)且安全的藥物穿越血腦屏障策略的發(fā)展，二、血腦屏障的結(jié)構(gòu)與功能特性血腦屏障（BloodBrainBarrier，簡稱BBB）是一種高度選擇性的生物屏障，位于血管和中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）之間，主要由腦內(nèi)微血管內(nèi)皮細胞、基底膜、星形膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元末端等組成。其主要功能是保護大腦環(huán)境的穩(wěn)定性，防止血液中的有害物質(zhì)進入大腦，并調(diào)節(jié)大腦內(nèi)外物質(zhì)的交換。結(jié)構(gòu)上，BBB的特點是內(nèi)皮細胞之間存在緊密連接（tightjunctions），這些連接阻止了大多數(shù)水溶性分子的通過，使得大分子和脂溶性較低的小分子難以跨越屏障。BBB還具有特殊的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，如載體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)運和活性轉(zhuǎn)運，它們負責(zé)將必需的營養(yǎng)物質(zhì)輸送到大腦，同時將代謝廢物和多余物質(zhì)從大腦排出。功能特性方面，BBB對物質(zhì)的透過性具有高度的選擇性。它允許某些關(guān)鍵營養(yǎng)物質(zhì)，如葡萄糖和氨基酸，通過特定的轉(zhuǎn)運蛋白進入大腦，同時限制或阻止大多數(shù)離子、小分子藥物和大分子的進入。BBB還具有代謝功能，通過內(nèi)皮細胞中的酶系統(tǒng)，如細胞色素P450酶，對通過屏障的物質(zhì)進行代謝轉(zhuǎn)化，增加了對大腦的保護作用。研究血腦屏障的結(jié)構(gòu)與功能特性對于理解中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病機制和開發(fā)治療藥物具有重要意義。BBB的高度選擇性也為藥物遞送帶來了挑戰(zhàn)，研究者們正致力于開發(fā)新的方法和技術(shù)，以提高藥物通過BBB的效率，從而更有效地治療CNS相關(guān)疾病。三、藥物通過血腦屏障的傳統(tǒng)策略血腦屏障（BloodBrainBarrier，BBB）是一種高度選擇性的生物屏障，它保護著中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）免受外來物質(zhì)的侵害。這一特性也給藥物遞送帶來了巨大的挑戰(zhàn)。為了使藥物能夠有效地通過BBB并達到治療目的，研究者們采取了多種傳統(tǒng)策略。脂質(zhì)體包裹技術(shù)：通過使用脂質(zhì)體包裹藥物，可以增加藥物的脂溶性，從而提高其通過BBB的能力。脂質(zhì)體是一種由磷脂雙層構(gòu)成的微小囊泡，能夠模擬細胞膜的結(jié)構(gòu)，使藥物更容易穿過BBB。前藥設(shè)計：前藥是指經(jīng)過化學(xué)修飾的藥物前體，它在體內(nèi)通過代謝轉(zhuǎn)化為活性藥物。通過設(shè)計能夠通過BBB的前藥，可以在不改變藥物療效的前提下，提高藥物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)滲透性。受體介導(dǎo)轉(zhuǎn)運：利用BBB內(nèi)皮細胞表面的特定受體，如轉(zhuǎn)鐵蛋白受體（TfR）和胰島素受體，將藥物與這些受體的配體結(jié)合，通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用將藥物帶入大腦。物理方法：包括超聲波、電穿孔和磁共振引導(dǎo)的聚焦超聲等技術(shù)，通過物理手段暫時破壞BBB，使藥物得以通過。這些方法通常需要精確的控制和定位，以避免對正常組織的損傷。利用天然物質(zhì)：某些天然物質(zhì)，如某些多肽和蛋白質(zhì)，具有自然穿過BBB的能力。研究者可以利用這些物質(zhì)作為藥物載體，或者模仿它們的結(jié)構(gòu)來設(shè)計新的藥物。盡管這些傳統(tǒng)策略在一定程度上促進了藥物通過BBB，但它們?nèi)匀幻媾R著諸如藥物毒性、遞送效率低和治療窗口狹窄等問題。研究者們?nèi)栽诓粩嗵剿餍碌牟呗院图夹g(shù)，以期實現(xiàn)更安全、更有效的中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物遞送。四、新型與改良策略以增強藥物透過血腦屏障新型藥物遞送系統(tǒng)，如脂質(zhì)體和納米顆粒，已被廣泛研究用于提高藥物對腦部的滲透效率。這些系統(tǒng)通過利用EPR（enhancedpermeabilityandretention）效應(yīng)，即腫瘤和炎癥部位的血管壁更易滲透，實現(xiàn)對血腦屏障的高效穿越。例如，研究表明，將抗腫瘤藥物封裝在具有特定表面性質(zhì)的納米顆粒中，可以顯著增加其通過血腦屏障的能力，從而提高對腦部腫瘤的治療效果。近年來，通過暫時破壞血腦屏障以促進藥物滲透的方法受到了廣泛關(guān)注。這種策略包括使用超聲波、聚焦超聲波（FUS）和微氣泡技術(shù)來局部、暫時打開血腦屏障。這種方法已在臨床試驗中顯示出良好的安全性，并顯著提高了腦部病變區(qū)域的藥物濃度。藥物化學(xué)修飾是提高藥物血腦屏障透過性的另一種策略。通過化學(xué)修飾，可以增強藥物與血腦屏障上轉(zhuǎn)運蛋白的親和力，或減少藥物與血腦屏障上外排泵的相互作用。例如，通過引入特定的親脂性基團，可以增加藥物與血腦屏障細胞膜的親和力，從而提高其滲透效率。生物工程技術(shù)，如基因療法和細胞療法，也正在被開發(fā)用于增強藥物透過血腦屏障。例如，利用基因工程技術(shù)改造病毒載體，使其能夠特異性地穿越血腦屏障，為腦部疾病的治療提供了新的可能性。利用干細胞技術(shù)，研究人員正在探索通過直接改造血腦屏障細胞來增加其通透性的方法。為了進一步提高藥物透過血腦屏障的效率，研究者們還探索了多種策略的綜合應(yīng)用。例如，結(jié)合化學(xué)修飾和納米顆粒技術(shù)，可以開發(fā)出既具有良好血腦屏障穿透能力，又具有高腦部病變區(qū)域靶向性的藥物遞送系統(tǒng)。盡管在提高藥物透過血腦屏障方面已取得顯著進展，但這一領(lǐng)域仍面臨諸多挑戰(zhàn)。未來的研究需要進一步優(yōu)化現(xiàn)有策略，提高其安全性和效率，并探索新的方法和技術(shù)。對于特定藥物和疾病，可能需要個性化的遞送策略，以達到最佳的治療效果。五、臨床應(yīng)用與案例分析簡述BBB在神經(jīng)退行性疾病、腦腫瘤、腦感染等疾病治療中的關(guān)鍵作用。描述目前使用的穿過BBB的藥物遞送系統(tǒng)，如納米顆粒、脂質(zhì)體、受體介導(dǎo)的遞送等。分析幾個具體的臨床案例，這些案例涉及使用特定藥物或技術(shù)穿過BBB進行治療。討論如何克服目前穿過BBB治療中存在的限制，以提高治療效率。在撰寫這一部分時，我們將確保內(nèi)容的邏輯性和條理性，同時提供充分的細節(jié)和分析，以滿足學(xué)術(shù)論文的要求。六、未來展望與研究方向隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和對血腦屏障機制理解的深化，血腦屏障及其藥物傳輸研究正步入一個嶄新的時代。在未來的研究中，以下幾個方向?qū)⒄紦?jù)重要地位：技術(shù)創(chuàng)新與納米藥物傳遞：納米技術(shù)的發(fā)展為解決藥物穿越血腦屏障的難題提供了新途徑。研究人員正在設(shè)計和優(yōu)化能夠有效穿透血腦屏障并具有靶向性的納米藥物載體，如脂質(zhì)體、聚合物納米粒、以及基于生物材料的智能響應(yīng)系統(tǒng)，這些新型載體有望實現(xiàn)藥物在腦部的選擇性分布和可控釋放。精準(zhǔn)醫(yī)療與個性化給藥策略：基于遺傳背景、疾病狀態(tài)及患者個體差異，探索針對血腦屏障特異性的個性化藥物遞送方案。例如，利用基因編輯技術(shù)改造藥物載體或增強特定藥物轉(zhuǎn)運體在血腦屏障上的表達，從而提高治療效果并減少副作用。血腦屏障動態(tài)調(diào)控：深入探究血腦屏障在病理條件下的變化規(guī)律，并尋找安全有效的臨時開放血腦屏障的方法，以便在需要時允許藥物進入腦組織，而在治療結(jié)束后恢復(fù)其正常的屏障功能。多模態(tài)影像引導(dǎo)藥物輸送：結(jié)合先進的影像技術(shù)，實時監(jiān)測藥物在血腦屏障處的分布與攝取情況，指導(dǎo)和優(yōu)化藥物治療方案，特別是在諸如腫瘤、神經(jīng)退行性疾病等復(fù)雜疾病的治療中?；A(chǔ)研究與臨床轉(zhuǎn)化：從分子水平到整體動物模型，再到臨床試驗，推動血腦屏障相關(guān)研究成果的有效轉(zhuǎn)化，發(fā)展更為實用的治療方法和技術(shù)平臺。未來的血腦屏障研究將更加注重交叉學(xué)科的融合，不斷挖掘新的藥物傳遞機制，并努力克服傳統(tǒng)療法難以逾越的障礙，最終實現(xiàn)對中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病更精準(zhǔn)、更有效的治療。七、結(jié)論血腦屏障（BBB）是大腦健康和功能的關(guān)鍵守護者，同時也是藥物輸送至腦部的主要障礙。本文通過回顧最新的研究進展，深入探討了BBB的結(jié)構(gòu)和功能，以及藥物穿越BBB的多種策略。研究發(fā)現(xiàn)，納米技術(shù)、生物藥劑學(xué)和分子生物學(xué)的進步為克服BBB提供了新的途徑。例如，納米載體系統(tǒng)通過利用其與BBB的特定相互作用，顯著提高了藥物穿越BBB的能力。生物藥劑學(xué)方法，如利用內(nèi)源性轉(zhuǎn)運體或通過化學(xué)修飾增強藥物的BBB滲透性，也顯示出巨大的潛力。盡管取得了這些進展，將藥物有效且安全地穿越BBB仍然是一個復(fù)雜的挑戰(zhàn)。未來的研究需要進一步了解BBB的動態(tài)機制，以及如何更精確地控制藥物在腦內(nèi)的分布和釋放。個性化醫(yī)療策略的開發(fā)，考慮到患者特定的BBB特性，可能為治療腦部疾病提供更有效的方法。血腦屏障的研究不僅揭示了大腦與外周系統(tǒng)之間的復(fù)雜交互，也為開發(fā)治療神經(jīng)退行性疾病、腦腫瘤和神經(jīng)精神疾病的新型療法提供了重要線索。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，我們有理由相信，未來能夠更有效地克服BBB，為腦部疾病患者帶來新的希望。這個結(jié)論段落總結(jié)了文章的主要發(fā)現(xiàn)，并提出了未來研究的方向和潛在的臨床應(yīng)用。參考資料：腦膠質(zhì)瘤是一種常見的神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤，由于其具有浸潤性生長的特點，使得手術(shù)切除難度大，且術(shù)后易復(fù)發(fā)。藥物治療成為了腦膠質(zhì)瘤治療的重要手段之一。由于血腦屏障（BBB）的存在，許多藥物無法有效滲透到腫瘤組織中，從而影響了治療效果。研究藥物跨血腦屏障治療腦膠質(zhì)瘤的方法和機制對于提高治療效果具有重要意義。近年來，許多研究團隊在藥物跨血腦屏障治療腦膠質(zhì)瘤方面進行了探索和研究。一些研究集中在利用BBB的生理特點來提高藥物滲透性。例如，有研究團隊發(fā)現(xiàn)，通過增加藥物分子量或改變藥物劑型，可以增加藥物在BBB中的滲透性。還有一些研究團隊利用BBB的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，如腦毛細血管內(nèi)皮細胞的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，來提高藥物滲透性。除了上述方法外，還有一些研究團隊在尋找能夠直接作用于BBB的藥物。例如，有研究團隊發(fā)現(xiàn)，一些抗腫瘤藥物可以抑制BBB上轉(zhuǎn)運蛋白的表達，從而降低BBB的滲透性。還有一些研究團隊發(fā)現(xiàn)，一些免疫藥物可以激活BBB上的免疫受體，從而增加藥物的滲透性。藥物跨血腦屏障治療腦膠質(zhì)瘤的研究進展取得了一定的成果，但仍存在許多挑戰(zhàn)。未來研究方向包括尋找更有效的藥物滲透方法、研究BBB上轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的功能和作用機制、以及尋找更安全有效的藥物等。還需要開展臨床試驗來驗證這些方法的療效和安全性，為臨床治療提供更多的選擇和支持。血腦屏障是一種特殊的生物屏障，它保護著中樞神經(jīng)系統(tǒng)免受外界有害物質(zhì)的侵害。在某些情況下，血腦屏障可能會被破壞，導(dǎo)致腦部疾病的發(fā)生。對血腦屏障的研究一直受到廣泛。本文將介紹近年來血腦屏障研究的一些進展。血腦屏障由腦毛細血管內(nèi)皮細胞、基底膜和神經(jīng)膠質(zhì)細胞等組成。它的主要功能是限制血液中的物質(zhì)進入腦組織，從而保護中樞神經(jīng)系統(tǒng)免受外界有害物質(zhì)的侵害。血腦屏障對物質(zhì)的通透性非常低，只有一些小分子物質(zhì)能夠通過。在某些情況下，血腦屏障可能會被破壞，導(dǎo)致一些腦部疾病的發(fā)生。例如，阿爾茨海默病、帕金森病、多發(fā)性硬化癥等都與血腦屏障的破壞有關(guān)。一些藥物也可能會破壞血腦屏障，導(dǎo)致藥物濫用和成癮等問題的發(fā)生。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對血腦屏障的研究也取得了新的進展。例如，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一些新的分子和細胞機制，這些機制可以調(diào)節(jié)血腦屏障的通透性和穩(wěn)定性。一些新技術(shù)和方法也被應(yīng)用于血腦屏障的研究，例如基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和細胞生物學(xué)等。這些新技術(shù)和方法可以幫助科學(xué)家們更好地了解血腦屏障的組成和功能，以及破壞的原因和機制。血腦屏障是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的重要組成部分，對保護大腦免受外界有害物質(zhì)的侵害起著重要作用。在某些情況下，血腦屏障可能會被破壞，導(dǎo)致一些腦部疾病的發(fā)生。對血腦屏障的研究一直受到廣泛。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對血腦屏障的研究也取得了新的進展。這些新技術(shù)和方法可以幫助科學(xué)家們更好地了解血腦屏障的組成和功能，以及破壞的原因和機制。這些研究進展有望為未來治療腦部疾病提供新的思路和方法。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，血腦屏障（Blood-BrnBarrier，BBB）是一道重要的生理屏障，它能有效地防止有害物質(zhì)進入大腦，但同時也阻礙了許多治療藥物進入大腦發(fā)揮治療作用。如何實現(xiàn)跨血腦屏障的藥物轉(zhuǎn)運成為了一個重要的研究課題。本文將就跨血腦屏障藥物轉(zhuǎn)運的研究進展進行綜述。血腦屏障是由腦內(nèi)毛細血管內(nèi)皮細胞、基膜和神經(jīng)膠質(zhì)細胞等構(gòu)成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，它能限制某些物質(zhì)進入大腦，維持大腦內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。血腦屏障的存在使得大多數(shù)藥物難以通過，成為藥物治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的難點。為了克服血腦屏障的限制，研究人員開發(fā)了多種藥物載體，如納米顆粒、脂質(zhì)體、膠束等。這些載體能夠?qū)⑺幬锇谕ㄟ^載體表面的特殊修飾，實現(xiàn)藥物的跨血腦屏障轉(zhuǎn)運。利用BBB上存在的特異性受體，通過配體結(jié)合的方式實現(xiàn)藥物的跨血腦屏障轉(zhuǎn)運。例如，利用轉(zhuǎn)鐵蛋白受體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)運，將藥物與轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合，通過轉(zhuǎn)鐵蛋白受體的轉(zhuǎn)運機制進入大腦。一些小分子藥物可以通過被動擴散的方式透過血腦屏障，如某些氨基酸、神經(jīng)遞質(zhì)等。研究人員可以通過對藥物進行結(jié)構(gòu)改造，提高其滲透性，實現(xiàn)藥物的跨血腦屏障轉(zhuǎn)運。利用細胞作為藥物載體，通過細胞穿越血腦屏障實現(xiàn)藥物的轉(zhuǎn)運。例如，利用干細胞作為載體，將藥物裝載在干細胞內(nèi)或表面，通過干細胞的遷移和分化能力進入大腦。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，跨血腦屏障藥物轉(zhuǎn)運的研究取得了長足的進步。未來，我們需要在以下幾個方面進行深入研究：1）深入探究血腦屏障的生理機制，為藥物轉(zhuǎn)運提供理論依據(jù)；2）開發(fā)更加高效、安全的藥物載體，提高藥物的轉(zhuǎn)運效率和安全性；3）探索新型的跨血腦屏障藥物轉(zhuǎn)運技術(shù)，拓展藥物的應(yīng)用范圍。通過不斷的深入研究和技術(shù)創(chuàng)新，相信未來能夠克服血腦屏障的限制，為中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療提供更加有效的手段。血腦屏障是指腦毛細血管壁與神經(jīng)膠質(zhì)細胞形成的血漿與腦細胞之間的屏障和由脈絡(luò)叢形成的血漿和腦脊液之間的屏障，這些屏障能夠阻止某些物質(zhì)（多半是有害的）由血液進入腦組織。血液中多種溶質(zhì)從腦毛細血管進入腦組織，有難有易；有些很快通過，有些較慢，有些則完全不能通過，這種有選擇性的通透現(xiàn)象使人們設(shè)想可能有限制溶質(zhì)透過的某種結(jié)構(gòu)存在，這種結(jié)構(gòu)可使腦組織少受甚至不受循環(huán)血液中有害物質(zhì)的損害，從而保持腦組織內(nèi)環(huán)境的基本穩(wěn)定，對維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)正常生理狀態(tài)具有重要的生物學(xué)意義。介于血液和腦組織之間的對物質(zhì)通過有選擇性阻礙作用的動態(tài)界面，由腦的連續(xù)毛細血管內(nèi)皮及其細胞間的緊密連接、完整的基膜、周細胞以及星形膠質(zhì)細胞腳板圍成的神經(jīng)膠質(zhì)膜構(gòu)成，其中內(nèi)皮是血腦屏障的主要結(jié)構(gòu)。與其他組織器官的毛細血管相比，腦毛細血管及其鄰近地區(qū)在結(jié)構(gòu)上確有一些明顯的特點（正常情況下）：①腦毛細血管缺少一般毛細血管所具有的孔，或者這些孔既少且小。內(nèi)皮細胞彼此重疊覆蓋，而且連接緊密，能有效地阻止大分子物質(zhì)從內(nèi)皮細胞連接處通過。③基膜之外更有許多星形膠質(zhì)細胞的血管周足（終足）把腦毛細血管約85%的表面包圍起來。這就形成了腦毛細血管的多層膜性結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了腦組織的防護性屏障。在病理情況下，如血管性腦水腫時，內(nèi)皮細胞間的緊密粘合處開放，由于內(nèi)皮細胞腫脹重疊部分消失，很多大分子物質(zhì)可隨血漿濾液滲出毛細血管，這會破壞腦組織內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，造成嚴(yán)重后果。20世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)，給動物靜脈注射苯丙胺后，此藥可以分布到全身的組織器官，唯獨腦組織沒有它的蹤跡。注射臺盼藍（錐蟲藍）涂料以后，全身組織都著色，而腦和脊髓則不著色。以后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)很多藥物和染料注入動物體后，都有類似的分布情況。這些事實都啟示人們想到有保護腦組織的“屏障”存在。向雞胚注入谷氨酸后，發(fā)現(xiàn)谷氨酸能迅速進入雞胚的腦組織，但在成年雞腦中則很難進入。初生兒腦毛細血管的通透性遠較成年人為高，得重癥黃疸后，膽汁色素很快透入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，并破壞基底神經(jīng)節(jié)形成核黃疸。而在成人黃疸患者的中樞神經(jīng)系統(tǒng)則不受膽汁色素的污染。以上事實說明血腦屏障結(jié)構(gòu)功能的完善，是隨動物個體發(fā)育的完善而形成的。血腦屏障的顯微結(jié)構(gòu)已如上述，包括無孔或少孔的內(nèi)皮細胞、連續(xù)的基底膜和有疏松連結(jié)的星形膠質(zhì)細胞血管周足組成的斷續(xù)膜，它們構(gòu)成血腦屏障控制血漿各種溶質(zhì)選擇性的通透，有的學(xué)者把它叫關(guān)門或安全瓣，把有害物質(zhì)拒之腦組織之外使它不能逸出腦毛細血管，比較形象地說明了血腦屏障的正常功能。但是三種成分在完成正常功能時哪個起主要作用則有不同觀點。日本藥理學(xué)家中井健五認(rèn)為：“屏障中起主要作用的是星形膠質(zhì)細胞，內(nèi)皮細胞在一定程度上也起重要作用”。按顯微結(jié)構(gòu)來看，腦毛細血管周足包圍血管面積不過85%左右，還有相當(dāng)大裸露部分可供有害物質(zhì)的滲出，顯然這種說法是有缺陷的。根據(jù)電子顯微鏡和酶標(biāo)記法的研究結(jié)果證明，腦毛細血管內(nèi)皮細胞可能是屏障起主要作用的關(guān)鍵部位。其根據(jù)如下：①用分子量較小的辣根過氧化酶（一種蛋白質(zhì)，分子量約40000，分子直徑約500～600納米）或其片段作為通透毛細血管壁的標(biāo)記物，小分子量的辣根過氧化酶片段可以很快通過肌肉的毛細血管進入肌肉組織，但在腦毛細血管的這種酶片段則被阻于血管內(nèi)而不能進入腦組織。在這種屏障作用中，基底膜和血管周足斷續(xù)膜只起輔助作用。②腦毛細血管內(nèi)皮細胞的胞飲作用微弱。血管內(nèi)皮細胞與腦組織間的物質(zhì)交換也少。動物經(jīng)電離輻射后其胞飲泡增多，血腦屏障的通透性也有所提高。血中溶質(zhì)必須通過腦毛細血管的內(nèi)皮細胞才能到腦組織，而內(nèi)皮細胞膜是以類脂為基架的雙分子層的膜結(jié)構(gòu)，具有親脂性，脂溶性物質(zhì)容易通過。因此血中溶質(zhì)的脂溶性高低決定其通過屏障的難易和快慢。脂溶性越高的溶質(zhì)通過屏障進入腦組織的速度也越快。根據(jù)這一規(guī)律可將某些中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物加以改造，使之更容易進入腦組織以便更快發(fā)揮藥物的效果。例如，巴比妥是一種中樞麻醉藥但其親脂性弱，故進入腦組織很慢，但如改造成苯巴比妥，由于具有較強的親脂性，故能更容易通過血腦屏障進入腦組織，很快發(fā)揮其催眠麻醉效應(yīng)。又如嗎啡改造成二乙酰嗎啡就比較容易通過親脂性內(nèi)皮細胞膜到達腦組織更快發(fā)揮其鎮(zhèn)痛作用。類胡蘿卜素是一種脂溶性的色素，但是類胡蘿卜素家族中只有蝦青素是唯一能通過血腦屏障的物質(zhì)。不論帶正電荷或負電荷的溶質(zhì)，溶于水時即與水分子的氧原子形成氫鍵，溶質(zhì)所帶電荷越多形成氫鍵的能力越強，水溶性也越強，通過血腦屏障的能力也越差。但是水本身和葡萄糖等溶質(zhì)因分子量很小，可通過內(nèi)皮細胞和星形膠質(zhì)細胞的連接部入腦。腎上腺素和去