2018年，美國賓州大學(xué)的科學(xué)家在”CELL”雜志上發(fā)表了一篇文章，揭示了另外一個(gè)很酷的現(xiàn)象：血腦屏障是由日夜節(jié)律的。他們發(fā)現(xiàn)，果蠅的血腦屏障的通透性在夜間比白天要高。更加酷的是，這種日夜節(jié)律是由血腦屏障的組成細(xì)胞中的分子時(shí)鐘控制的。
一個(gè)人身上最重要的器官應(yīng)該是我們的大腦了（本文中的大腦包括嚴(yán)格意義上的大腦和小腦）。大腦是最有價(jià)值的那個(gè)部分。它存著我們的過去，決定我們的喜怒哀樂，控制著我們所有內(nèi)臟和四肢的活動(dòng)。大腦死了，我們就不在了。大腦決定了我們是誰。牙齒掉了，我們還是自己。骨折了，需要坐輪椅，我們也還是自己。只要大腦在，我們的記憶就在，那些兒時(shí)的玩伴，家人和朋友，去過的地方，吃過的美食。只要大腦還沒有被損壞，我們還能保有屬于自己對(duì)世界獨(dú)特的判斷，和處理情況的方法，所有那些我們?cè)镜娜^和方法論。
大腦的重量是我們身體重量的2%，而它卻索取著我們20%的能量。大腦比心臟保護(hù)得更加密實(shí)。心臟是裝在鏤空的骨頭簍子里面的。而大腦是裝在結(jié)實(shí)密致的骨頭罐子里。頭骨保護(hù)大腦不被外部的敵人侵害。大腦里面還有一種重要的保護(hù)，那就是血腦屏障。血腦屏障保護(hù)大腦不被內(nèi)部的敵人破壞。
大腦里面的血管和人體其他地方的血管是不同的。為了保護(hù)大腦的純潔干凈，大腦血管有一個(gè)重要的結(jié)構(gòu)，就是血腦屏障（blood brain barrier： BBB）血腦屏障是腦部血管內(nèi)部的一種結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以阻止大分子物質(zhì)由血液進(jìn)入腦部組織。血液中的物質(zhì)從腦毛細(xì)血管進(jìn)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)象使細(xì)菌和病毒這些有害物質(zhì)無法進(jìn)入大腦，從而保持腦組織內(nèi)環(huán)境清潔，對(duì)維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)正常生理狀態(tài)具有重要意義。
腦部毛細(xì)血管比人體其他部分的毛細(xì)血管的空隙小而且少。內(nèi)皮細(xì)胞彼此重疊覆蓋，而且鏈接緊密。內(nèi)皮細(xì)胞還被一層連續(xù)不斷的基底膜包圍著?；啄ぶ膺€有一層，是星形膠質(zhì)細(xì)胞。把毛細(xì)血管的85%的外表面積都包圍起來。腦毛細(xì)血管的三層膜結(jié)構(gòu)構(gòu)成血腦屏障。
血腦屏障固然是大腦的強(qiáng)大保護(hù)，同時(shí)也是麻煩。如果大腦的內(nèi)部出現(xiàn)了問題，需要藥物進(jìn)入大腦解決的時(shí)候，血腦屏障就變成麻煩了。因?yàn)榇蠓肿拥乃幬餆o法穿過血腦屏障，科學(xué)家必須想辦法研發(fā)出小分子的可以穿過血腦屏障的藥物。這就使得大腦疾病，如阿爾茲海默病的藥物研發(fā)變得異常困難。
傳統(tǒng)的理念認(rèn)為，血腦屏障是大腦的鋼鐵長城。因?yàn)樗谋Ｗo(hù)，大腦內(nèi)部完全是一片凈土。實(shí)際上，我們的大腦并沒有想象中的那么干凈。大腦解剖學(xué)揭示，我們大腦中有各種各樣的病毒和細(xì)菌代謝產(chǎn)物。最引人注目的是最近發(fā)現(xiàn)，阿爾茲海默病人的大腦中發(fā)現(xiàn)有大量皰疹病毒。在最近的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，患有阿爾茲海默病的大腦中還有可以引起口腔潰瘍的白色念珠菌。這些發(fā)現(xiàn)完全顛覆了我們的三觀。大腦里面完全不干凈啊，有病毒有細(xì)菌。這些東西到底是什么時(shí)候，從哪里進(jìn)來的？
雖然這個(gè)問題還沒有答案，但是我們知道血腦屏障是可以被破壞的。有一些疾病，比如新生兒核黃疸和血管性腦水腫，使腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞間緊密連接開放，屏障的通透性顯著提高以致大分子物質(zhì)如血漿白蛋白（分子量為69000）都可通過屏障。還有，嚴(yán)重腦損傷也可以導(dǎo)致血腦屏障的嚴(yán)重破壞，使血清蛋白也可通過屏障進(jìn)入腦組織。不過，隨著損傷的修復(fù)，大分子物不再能夠進(jìn)入大腦。血腦屏障完全恢復(fù)后，小分子物交換加快現(xiàn)象也會(huì)消失。
電離輻射、激光和超聲波都可使血腦屏障的通透性增加。前不久，我們介紹過，澳大利亞的研發(fā)團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種利用超聲波和微型氣泡有控制地打開血腦屏障的方法。用這種方法，這個(gè)團(tuán)隊(duì)似乎找到了一種治療阿爾茲海默病的方法。
上個(gè)月，頂級(jí)期刊“NATURE”上發(fā)表了一篇文章，作者來自于美國南加州大學(xué)和華盛頓大學(xué)的科學(xué)家。他們用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼?yàn)揭示了一個(gè)重要的現(xiàn)象，血腦屏障的功能衰退，和認(rèn)知功能的下降有明顯的關(guān)聯(lián)。這種關(guān)聯(lián)獨(dú)立于大腦中的Aβ毒性蛋白，和TAU蛋白之外。他們的試驗(yàn)設(shè)計(jì)的非常巧妙，用動(dòng)態(tài)高分辨率的MRI掃描技術(shù)，加上一種新開發(fā)的測(cè)量毛細(xì)血管滲透性的生物標(biāo)志物，可溶性血小板衍生生長因子受體β。
以前也有研究揭示類似的現(xiàn)象，在阿爾茨海默病小鼠出現(xiàn)淀粉樣斑塊和認(rèn)知障礙之前，血腦屏障完整性就已經(jīng)受損。使用一種染料滲漏的方法可以判斷有阿爾茲海默病基因（AD）小鼠中血腦屏障的完整性。發(fā)現(xiàn)AD小鼠早在4個(gè)月大時(shí)就顯示出血腦屏障的破壞，這比淀粉樣斑塊沉積和認(rèn)知功能障礙的表現(xiàn)要早得多。也許血腦屏障的功能改變可能是阿爾茲海默病最早期跡象。
在用阿爾茨海默病轉(zhuǎn)基因小鼠做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，有研究還發(fā)現(xiàn)，外周炎癥更有可能擴(kuò)散到大腦中，因?yàn)檠X屏障更容易受到外周誘發(fā)炎癥的影響，導(dǎo)致更嚴(yán)重的認(rèn)知癥狀。通過外周注射誘發(fā)全身炎癥后，APP轉(zhuǎn)基因（位于第21號(hào)染色體上的APP基因突變，會(huì)造成異常的淀粉樣蛋白前體蛋白APP形成，從而導(dǎo)致阿爾茲海默癥形成）小鼠與野生型對(duì)照動(dòng)物相比，腦間質(zhì)液中的炎性細(xì)胞因子水平有了更大的提高，認(rèn)知癥狀更加嚴(yán)重(如基礎(chǔ)活動(dòng)、社交行為和食物攝入減少)。炎癥過程中，血腦屏障在AD轉(zhuǎn)基因小鼠大腦中變得滲漏，這表明血腦屏障對(duì)AD小鼠大腦中系統(tǒng)性炎癥的脆弱性增加，這可能是外周炎癥更容易擴(kuò)散到大腦的機(jī)制。
看了這篇小文章，希望大家了解血腦屏障這個(gè)神奇的存在。至于它和大腦疾病的具體關(guān)系，科學(xué)家們最終會(huì)找到答案的。
參考文獻(xiàn)：
https://www.nature.com/articles/s41591-018-0297-y#author-information
Shirley L. Zhang，Zhifeng Yue， Denice M. Arnold et al. A Circadian Clockin the Blood-Brain Barrier Regulates Xenobiotic Efflux. Cell，March 8， 2018， doi：10.1016/j.cell.2018.02.017
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnagi.2014.00171/full
