血脑屏障

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什么是血脑屏障

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血脑屏障(BBB)是内皮细胞的高度选择性半透性边界,可防止循环血液中的溶质非选择性地进入神经元所在的中枢神经系统细胞外液。血脑屏障由毛细血管壁的内皮细胞、包裹毛细血管的星形胶质细胞末端和嵌入毛细血管基底膜的周细胞形成.该系统允许一些小分子通过被动扩散,以及对神经功能至关重要的各种营养物质、离子、有机阴离子和大分子(如葡萄糖氨基酸)的选择性和主动运输

血脑屏障限制病原体的通过、血液中溶质的扩散以及大分子或亲水分子进入脑脊液,同时允许疏水分子(O2、CO2、激素)和小的非极性分子扩散分子。屏障细胞使用特定的转运蛋白主动转运代谢产物,例如葡萄糖穿过屏障。该屏障还限制外周免疫因子(如信号分子、抗体和免疫细胞)进入中枢神经系统,从而使大脑免受外周免疫事件造成的损害。

相比之下,参与大脑神经回路内感觉和分泌整合的专门大脑结构——脑室器官和脉络丛——具有高渗透性的毛细血管。

血脑屏障的结构

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血脑屏障是由脑毛细血管内皮细胞之间紧密连接的选择性导致的,限制了溶质的通过。在血液和大脑的交界处,内皮细胞通过这些紧密连接不断地毗邻,这些紧密连接由较小的跨膜蛋白基组成,如occludin、claudins(如Claudin-5)、连接粘附分子(如作为果酱-A)。这些紧密连接蛋白中的每一个都被另一种蛋白质复合物稳定到内皮细胞膜上,该复合物包括支架蛋白,例如紧密连接蛋白1(ZO1)和相关蛋白。

血脑屏障由限制血液中物质通过的内皮细胞组成,比身体其他部位的毛细血管内皮细胞更具选择性。称为星形细胞脚(也称为“胶质细胞限制”)的星形胶质细胞投射物围绕着BBB的内皮细胞,为这些细胞提供生化支持。BBB不同于非常相似的血脑脊液屏障,后者是脉络丛的脉络膜细胞的功能,也不同于血视网膜屏障,后者可以被认为是整个领域的一部分。障碍。

并非人脑中的所有血管都表现出BBB特性。这方面的一些例子包括环室器官、第三和第四脑室的顶部、间脑顶部的松果体毛细血管和松果体。松果体分泌褪黑激素“直接进入体循环”,因此褪黑激素不受血脑屏障的影响。

发展

血脑屏障似乎在出生时就具有功能性。P-糖蛋白,一种转运蛋白,已经存在于胚胎内皮中。

对各种血源性溶质的脑摄取的测量表明,新生儿内皮细胞在功能上与成人相似,表明选择性BBB在出生时是有效的。

在小鼠中,发育过程中Claudin-5的丢失是致命的,并导致BBB的大小选择性松动。

血脑屏障功能

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血脑屏障有效地保护大脑免受循环病原体的侵害。因此,大脑的血液传播感染是罕见的。确实发生的脑部感染通常难以治疗。抗体太大而无法穿过血脑屏障,只有某些抗生素能够通过。在某些情况下,药物必须直接注入脑脊液,在那里它可以通过穿过血脑脊液屏障进入大脑。

环室器官

脑室周围器官(CVO)是位于大脑中第四脑室或第三脑室附近的个体结构,其特征在于具有与血脑屏障不同的可渗透内皮细胞的致密毛细血管床。具有高渗透性毛细血管的CVO包括后区、穹窿下器官、终板血管器官、正中隆突、松果体和垂体的三个叶。

感觉CVO(后区、穹窿下器官、终板血管器官)的可渗透毛细血管能够快速检测全身血液中的循环信号,而分泌性CVO(正中隆突、松果体、垂体叶)的毛细血管促进大脑的运输-衍生信号进入循环血液。因此,CVO可渗透毛细血管是神经内分泌功能的双向血脑通讯点。

专门的渗透区

在某些CVO中,在血脑屏障“后面”的脑组织和对血液信号“开放”的区域之间的边界区域包含专门的混合毛细血管,这些毛细血管比典型的脑毛细血管更容易渗漏,但不如CVO毛细血管那样具有渗透性。这样的区域存在于后区的边界——孤束核(NTS),和正中隆起——下丘脑弓状核。这些区域似乎充当涉及不同神经回路(如NTS和弓状核)的大脑结构的快速传输区域,以接收血液信号,然后将其传输到神经输出中。正中隆起和下丘脑弓状核之间共有的毛细血管通透区被宽阔的毛细血管周围空间所增强,有利于溶质在两个结构之间双向流动,表明正中隆起不仅是分泌器官,还可能是感觉器官.

血脑屏障

治疗研究

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作为药物靶点

血脑屏障由脑毛细血管内皮形成,将xxx的大分子神经治疗药物和98%以上的小分子药物排除在脑外。克服将治疗剂输送到大脑特定区域的困难对大多数脑部疾病的治疗提出了重大挑战。在其神经保护作用中,血脑屏障的作用是阻碍许多潜在的重要诊断和治疗药物向大脑的输送。否则可能在诊断和治疗中有效的治疗分子和抗体不会以足够的量穿过血脑屏障以达到临床效果。

大脑中药物靶向的机制涉及“通过”或“落后”BBB。通过BBB以单位剂量将药物输送到大脑的方式需要通过渗透方式破坏其,或通过使用血管活性物质(如缓激肽)进行生化破坏,甚至通过局部暴露于高强度聚焦超声(HIFU).

用于通过血脑屏障的其他方法可能需要使用内源性转运系统,包括载体介导的转运蛋白,如葡萄糖和氨基酸载体、受体介导的胰岛素或转铁蛋白转胞吞作用,以及阻断活性外排转运蛋白,如p-糖蛋白。一些研究表明,已发现靶向BBB转运蛋白的载体(例如转铁蛋白受体)仍被困在毛细血管的脑内皮细胞中,而不是通过血脑屏障运送到目标区域。

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词条目录
  1. 什么是血脑屏障
  2. 血脑屏障的结构
  3. 发展
  4. 血脑屏障功能
  5. 环室器官
  6. 专门的渗透区
  7. 治疗研究
  8. 作为药物靶点

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