19世紀(jì)末，德國(guó)免疫學(xué)家保羅·埃爾利希向老鼠的皮膚注入染色劑后，注意到了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：幾乎所有的器官都被染劑滲透了，在顯微鏡下，腎臟、肝臟以及心臟都呈現(xiàn)了清晰的藍(lán)紫色，為什么只有腦部組織顏色沒(méi)有任何變化？
隨后，埃爾利希的學(xué)生重復(fù)了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。這次他們將染料注入進(jìn)了腦髓，這時(shí)腦細(xì)胞被染成了藍(lán)色，而身體其他器官并沒(méi)有染色。這些實(shí)驗(yàn)說(shuō)明在大腦和身體組織之間應(yīng)該有一層屏障，防止二者之間物質(zhì)的滲透。這層屏障會(huì)是什么呢？由于當(dāng)時(shí)沒(méi)有人能找到這層屏障，只能推測(cè)血管是這層屏障。
直到20世紀(jì)60年代，借助掃描式電子顯微鏡，科學(xué)家們才弄清楚了這層屏障到底是什么。不像在其他組織的血管里，內(nèi)皮細(xì)胞排列得有較大的縫隙。在大腦血管里，內(nèi)皮細(xì)胞間銜接得非常緊密，形成了腦血管障壁，即血腦屏障。血腦屏障幾乎不讓任何物質(zhì)通過(guò)，除了氧氣、二氧化碳和血糖，大部分的藥和蛋白質(zhì)由于分子結(jié)構(gòu)過(guò)大，一般無(wú)法通過(guò)，堪稱是大腦與身體之間的“防火墻”。
很久以來(lái)，人們認(rèn)為大腦的這道防火墻非常堅(jiān)固，由此導(dǎo)致大腦是唯一一個(gè)不跟免疫系統(tǒng)相連的身體器官。然而，越來(lái)越多的研究表明，這個(gè)觀點(diǎn)并不正確。
基因缺陷讓“墻”打開(kāi)
經(jīng)典韓劇《我腦中的橡皮擦》中，婚后美麗的女主記憶力開(kāi)始急劇下降，她生活漸漸開(kāi)始不能自理，忘掉回家的路，做不成一頓簡(jiǎn)單的午餐，最終忘記掉她的丈夫和家人，失去所有的記憶，就像橡皮擦擦掉了她腦中所有的事情。這個(gè)女主角患的正是“阿爾茲海默癥”（老年癡呆癥）。
一般，老年癡呆癥是由于β-淀粉樣蛋白積聚造成的，β-淀粉樣蛋白由細(xì)胞分泌，具有很強(qiáng)的神經(jīng)毒性作用，沉積后會(huì)導(dǎo)致血管硬化，甚至容易破裂或形成血栓。然而，實(shí)際上，β-淀粉樣蛋白的集聚也可能跟血腦屏障被破壞有關(guān)。
在血腦屏障中，周細(xì)胞非常重要，是形成血腦屏障的最重要的一種細(xì)胞。周細(xì)胞還有調(diào)節(jié)毛細(xì)血管血流量、清除細(xì)胞碎屑的作用。不過(guò)，有一種基因能破壞這一細(xì)胞，這個(gè)基因就是APOE4，APOE4能引發(fā)周細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，打開(kāi)大腦屏障，進(jìn)而引發(fā)大腦的神經(jīng)毒素。由于周細(xì)胞攜帶的蛋白，是清除β-淀粉樣蛋白的主力軍，周細(xì)胞失去作用，大腦就越難擺脫β-淀粉樣蛋白。
細(xì)菌病毒能輕易入侵
喜愛(ài)貓咪的人往往會(huì)對(duì)貓咪又愛(ài)又怕，它們的萌萌的長(zhǎng)相固然讓人喜歡，但它們可能攜帶的弓形蟲(chóng)又會(huì)讓人敬而遠(yuǎn)之。因?yàn)楣蜗x(chóng)可以很容易地鉆入大腦，然而，它們又是如何突破專門(mén)攔截病毒細(xì)菌的血腦屏障的呢？
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究發(fā)現(xiàn)，弓形蟲(chóng)能感染大腦中位于血管內(nèi)壁的內(nèi)皮細(xì)胞，并在這些細(xì)胞內(nèi)繁殖，然后繼續(xù)移動(dòng)并侵入中樞神經(jīng)系統(tǒng)。
除此之外，在HIV感染后的四個(gè)月內(nèi)，艾滋病病毒也能入侵血腦屏障，進(jìn)入大腦內(nèi)部，造成大腦萎縮。而許多運(yùn)動(dòng)員因?yàn)檩p微的頭部撞傷，都可能致命，一個(gè)原因是由于大腦的血腦屏障被毀壞，導(dǎo)致許多潛在的有害細(xì)胞和分子進(jìn)入大腦。
無(wú)計(jì)可施的人類(lèi)
雖然致命病毒入侵血腦屏障非常容易，但人工方法卻很難入侵血腦屏障。由于這一道防火墻攔截下了大多數(shù)治療腦部疾病的藥物。一些化療藥，最好的情況下，也只能滲透進(jìn)20%，有效性并不高，所以人類(lèi)一直很想打開(kāi)血腦屏障。
現(xiàn)在的方法主要是穿刺、手術(shù)埋入，或者是向腦髓直接注射，然而這種強(qiáng)迫打開(kāi)腦血屏障的方法，不僅手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)很大，還會(huì)讓人疼痛難忍。
不過(guò)，現(xiàn)在科學(xué)家們找到了更簡(jiǎn)單的“翻墻”方法。研究者們首先會(huì)將化療藥物通過(guò)微小氣泡注入到患者血液里，當(dāng)這些氣泡藥物流到腦組織部位時(shí)，研究人員會(huì)借助超聲波發(fā)射器，發(fā)射高強(qiáng)度聚焦超聲束射到這些微小的氣泡上，使它們振動(dòng)，最終迫使血腦屏障的內(nèi)皮細(xì)胞分開(kāi)。這時(shí)化療藥物就能從間隙中穿過(guò)，到達(dá)腫瘤細(xì)胞附近。而且不用擔(dān)心，在大約12小時(shí)后，血腦屏障會(huì)逐漸關(guān)閉，恢復(fù)正常工作。在未來(lái)，這一治療方法還將可以用于對(duì)老年癡呆癥、癲癇病的治療。
更多的連接
大腦實(shí)際上還與身體有更多的連接通道。比如，研究者發(fā)現(xiàn)，在脊髓損傷后，有一種叫做巨噬細(xì)胞的免疫細(xì)胞能幫忙修復(fù)相關(guān)的神經(jīng)元。老鼠的T淋巴細(xì)胞缺乏后，沒(méi)法完成最基本的認(rèn)知任務(wù)。然而這些免疫細(xì)胞無(wú)法越過(guò)血腦屏障，它們是怎么進(jìn)入大腦，影響神經(jīng)元的呢？
2013年，研究者發(fā)現(xiàn)了大腦的另外一道“防火墻”——一脈絡(luò)叢。脈絡(luò)叢是將大腦與身體血液隔開(kāi)的另一道屏障。研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞正是通過(guò)這個(gè)防火墻進(jìn)入大腦，這一過(guò)程由叫做γ干擾素的細(xì)胞因子控制。
除了脈絡(luò)叢，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了大腦也有淋巴管，跟身體免疫系統(tǒng)發(fā)生著“互動(dòng)”。所以，大腦并不是像之前科學(xué)家們想象得牢不可摧，它的防火墻不僅有漏洞，而且還有與身體免疫系統(tǒng)更多的“互動(dòng)”通道。
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