科學(xué)家如何克服血腦屏障來(lái)精準(zhǔn)施藥治療多種疾病？

大腦是非常珍貴的，進(jìn)化為其做出了大量工作幫助其免于損傷，最明顯的就是我們擁有的7mm頭蓋骨，但大腦同時(shí)也被一種保護(hù)性的液體（腦脊液）以及名為腦膜的保護(hù)性外膜所包裹著，其二者都能夠?yàn)榇竽X提供防御來(lái)抵御物理?yè)p傷。

另外一種保護(hù)性元件就是血腦屏障（blood–brain barrier），顧名思義，這是一種大腦血管（微血管）、細(xì)胞以及其它組成大腦組織之間的保護(hù)性屏障，由于大腦頭蓋骨、腦膜以及腦脊髓液能夠保護(hù)大腦免于物理?yè)p傷，而血腦屏障能夠?yàn)榇竽X提供一種防御機(jī)制來(lái)抵御血液中存在的誘發(fā)疾病的病原體和毒素等。

19世紀(jì)末，當(dāng)?shù)聡?guó)研究者paul ehrlich將一種染料注射到小鼠血流中時(shí)，他發(fā)現(xiàn)了血腦屏障，讓他非常驚訝的是，除了大腦和脊髓外，這種染料能夠進(jìn)入幾乎小鼠機(jī)體所有的組織，研究者認(rèn)為大腦和血液之間存在著一種屏障，直到20世紀(jì)60年代，研究者們才開始利用顯微鏡確定了血腦屏障的物理層結(jié)構(gòu)。

研究者指出，血腦屏障的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)能夠提供內(nèi)皮細(xì)胞緊密連接的功能，內(nèi)皮細(xì)胞位于所有血管內(nèi)部，在形成血腦屏障的微血管中，內(nèi)皮細(xì)胞會(huì)彼此緊密連接，形成所謂的緊密連接部結(jié)構(gòu)。這種緊密的缺口僅能夠允許小分子、脂溶性分子以及一些氣體通過(guò)毛細(xì)血管壁，從而進(jìn)入到大腦組織中；一些大分子，比如葡萄糖，則能夠通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白來(lái)獲得準(zhǔn)入證，轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白能夠扮演特殊“門”的角色，其僅能夠?yàn)樘厥獾姆肿娱_門。

圍繞在血管內(nèi)皮細(xì)胞周圍的是其它血腦屏障組分，這些組分并不會(huì)嚴(yán)格組織物質(zhì)從血液進(jìn)入大腦中，但卻會(huì)同形成血腦屏障的細(xì)胞相互溝通來(lái)改變血腦屏障的選擇性。

為什么我們需要血腦屏障？

血腦屏障能夠保護(hù)大腦免于被循環(huán)的毒素或病原體損傷，同時(shí)其還能讓關(guān)鍵的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入大腦組織；不僅如此，血腦屏障還能夠幫助維持大腦中激素、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及水分相對(duì)穩(wěn)定的水平，因此如果血腦屏障被損傷或者泄露會(huì)有什么影響嗎？其中一種最常見的狀況就是細(xì)菌感染，比如腦膜炎球菌?。╩eningococcal disease），腦膜炎球菌會(huì)同內(nèi)壁結(jié)合，誘發(fā)血腦屏障的緊密連接部輕微張開，血腦屏障就會(huì)變成多孔結(jié)構(gòu)從而允許細(xì)菌和其它毒素感染腦組織，從而誘發(fā)炎癥甚至死亡。

有研究認(rèn)為，血腦屏障的功能會(huì)在某些狀況下降低，比如，在多發(fā)性硬化癥中，不健全的血腦屏障會(huì)允許白細(xì)胞滲透到大腦中，并且攻擊大腦組織中神經(jīng)元細(xì)胞間的信息傳遞功能，這就會(huì)誘發(fā)患者大腦中神經(jīng)元信號(hào)的傳遞等問題。

我們何時(shí)需要穿過(guò)血腦屏障？

一般而言，血腦屏障對(duì)于有效預(yù)防不需要的物質(zhì)進(jìn)入大腦非常關(guān)鍵，患者在治療過(guò)程中，大量的潛在藥物并不能直接跨越血腦屏障，這無(wú)意中就影響了研究人員對(duì)精神以及神經(jīng)性障礙患者的治療。一種可能性的解決策略就是哄騙血腦屏障使其對(duì)療法中的藥物放行，這就是所謂的“特洛伊木馬方法”（trojan horse approach），利用這種方法，研究人員就能將藥物融合到一種分子中，從而通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通過(guò)大腦的血腦屏障。

而另外一種方法就是利用超聲波暫時(shí)打開血腦屏障。研究者通過(guò)對(duì)患有阿爾茲海默癥的小鼠進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，利用超聲波打開小鼠大腦的血腦屏障就能夠改善小鼠的認(rèn)知功能，并且減少小鼠大腦中積累的毒性斑塊的水平。研究者認(rèn)為，這或許是由于超聲波的能力，并且結(jié)合一些可注入的微氣泡，從而才能夠?qū)崿F(xiàn)短暫并且安全地打開血腦屏障，讓保護(hù)性的血源性因子進(jìn)入到大腦中發(fā)揮作用，更重要的是，這種方法并不會(huì)對(duì)大腦產(chǎn)生任何損傷。

在一項(xiàng)最新研究中，研究人員通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)短暫地開啟血腦屏障，超聲波就能夠?qū)⒏嗟闹委熜钥贵w“運(yùn)送”入大腦中，從而就能夠改善阿爾茲海默病樣的病理學(xué)癥狀以及認(rèn)知功能，而這種方法的效率遠(yuǎn)勝于僅利用超聲波或抗體藥物進(jìn)行治療。因此超聲波或許能夠作為一種潛在的工具來(lái)短暫安全地幫助克服非常有用但有時(shí)候卻問題重重的血腦屏障；同時(shí)研究者還能夠利用超聲波來(lái)將藥物運(yùn)輸?shù)酱竽X中，從而更加有效地改善阿爾茲海默病等其它大腦疾病的療法。

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