神經(jīng)組織生化第一節(jié)血腦屏障

神經(jīng)組織生化--第一節(jié)血腦屏障第十四章神經(jīng)組織生化(BiochemistryofNeuralTissue)神經(jīng)組織生化或稱(chēng)神經(jīng)生化(neurocheistry)，半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)已發(fā)展成為一的學(xué)科。然而，由于神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功為復(fù)雜以及研究方難度較大，迄今積累的資料還很不完備別是有關(guān)代謝與功內(nèi)在聯(lián)系，很多問(wèn)題還不十分清楚。因本章僅就與醫(yī)學(xué)關(guān)切的某些問(wèn)題，有選擇地加以介紹，而系統(tǒng)地闡述。第一節(jié)血腦屏障大約在一年前就現(xiàn)，給動(dòng)物注入活料，全織都染上色而唯獨(dú)腦組染色。但是如果把染料直接注入蛛網(wǎng)膜，則腦組織迅速被以后的大量實(shí)驗(yàn)研究表明，有些物質(zhì)完能由血進(jìn)入腦組織有些物質(zhì)進(jìn)入很緩慢；而有些物質(zhì)的進(jìn)為迅速?？傊?，在血-腦之間有一種選擇性地阻止某些物質(zhì)由血人腦的“屏障（barier)存在，稱(chēng)為血腦屏障(BBB)。血腦屏障的功能在于保證腦的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性，以利于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能活同時(shí)能阻止異(微生物、毒素等)的侵入而有保護(hù)作用。一、血腦屏結(jié)構(gòu)特點(diǎn)血腦屏障物質(zhì)基腦的毛細(xì)血管，它他組織毛細(xì)血管不同，有以下三個(gè)特點(diǎn)：(1)腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞間相互“焊接”得十分緊密，不象其他組織毛細(xì)血管壁那樣有較大的縫隙(2)毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞外膜(basementmembrane)是連續(xù)的；(3)毛細(xì)血管壁外表面積的85%都被神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的終足。由此可見(jiàn)，物質(zhì)由血液進(jìn)入腦組織間穿越較多的層次，包括脂性(膜)和非脂性(基底)膜的結(jié)構(gòu)。其中，穿越毛細(xì)血細(xì)胞是關(guān)鍵性的步驟。與其他組織，譬肉組織的毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)較，腦毛細(xì)血管內(nèi)皮胞飲作用(pinocytosis)很微弱。因此，對(duì)腦毛細(xì)血管細(xì)胞來(lái)借胞飲作用轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)(大分子和電解)的能力是很有限的，這就更加強(qiáng)了腦毛細(xì)血管壁障功能。二、物質(zhì)通過(guò)血腦屏障的方式物質(zhì)可以過(guò)散(diffusion)或載體轉(zhuǎn)運(yùn)(mediatedtransport)的方式由血液組織，從腦組織進(jìn)入血液。以擴(kuò)散方通過(guò)血障的物質(zhì)最主要的和氣體脈注入重水(D2O)的示蹤實(shí)驗(yàn)表明，腦中水分子交換的半壽為12-25秒。水可以根據(jù)血漿滲透壓的改變而自由進(jìn)出腦組用靜脈注入甘露醇一類(lèi)的物質(zhì)，提高血漿滲透壓，可使腦脫水以降低顱內(nèi)壓，O2、CO2N2O等氣體以及性麻醉劑亦可迅速擴(kuò)散進(jìn)組織。脂溶性物質(zhì)及脂溶劑容親脂性的質(zhì)膜，因而也能迅速擴(kuò)散入腦知擴(kuò)散最快的物質(zhì)是乙醇。葡萄糖、基酸和離子是靠載體轉(zhuǎn)運(yùn)由于葡載體轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)體特異性(stereospecificity)，只有D－葡萄糖能進(jìn)入腦，L－型的則不能。各種氨基酸進(jìn)入腦組織的快慢這與有無(wú)相應(yīng)的氨基酸載體以及載體的質(zhì)(特異性)有關(guān)。引人注目的是凡營(yíng)養(yǎng)上必需的氨都轉(zhuǎn)運(yùn)迅速，而難以越過(guò)血腦屏障的都必需氨基酸。各種轉(zhuǎn)運(yùn)快慢也不同，但都比進(jìn)出其他組織度慢得多。可擴(kuò)散物質(zhì)一旦解離形成離子則越過(guò)血腦屏障度減慢，例如NH3、水楊酸(未解離者)、CO2分別較NH4、水楊酸根、CO3－進(jìn)入腦組織快。H＋的轉(zhuǎn)運(yùn)也很慢，與CO2的迅速擴(kuò)散呈鮮明對(duì)比。注意到這個(gè)特點(diǎn)對(duì)理解血H與腦織pH的不一致很重要，即血液的Pco2比血pH更能反映腦組織的酸堿度。當(dāng)用堿性藥物(NaHCO3)糾正糖尿病酸中毒時(shí)要謹(jǐn)慎，因CO2的擴(kuò)散比HCO3－的進(jìn)入腦組織要快這就有可腦組織的pH進(jìn)一步下降。三、因素物質(zhì)通過(guò)腦屏障易取決于兩方面的因素：物質(zhì)本身的性質(zhì)和狀態(tài)；另一是血腦構(gòu)和功能。(一質(zhì)的親脂性與親水性細(xì)胞膜是類(lèi)脂為的雙分子層結(jié)構(gòu)，凡是親強(qiáng)的物質(zhì)就易于透過(guò)細(xì)反之，親水性強(qiáng)者則不易透過(guò)。而物質(zhì)脂性與親水性又取質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)：含極性基團(tuán)多者親水性含疏水基團(tuán)多者則而親脂性強(qiáng)。亦即物質(zhì)的極性與親脂性呈負(fù)相關(guān)。在藥物用這一原理，可以把某些作用于中樞神統(tǒng)的藥物進(jìn)行化學(xué)降低其極性，增強(qiáng)其親水性，使其能更地透過(guò)血腦屏障，高藥物的療效。例如把巴比妥轉(zhuǎn)變?yōu)楸酵锥岣叽呙咚幍男Ч?二)與血蛋白的結(jié)合在一般組的毛細(xì)，親水性物質(zhì)大多內(nèi)皮細(xì)間的縫隙并越過(guò)基底膜而進(jìn)入組織內(nèi)(通透性，permeability)。但是，如前所述，腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞之間“焊接”十分緊密，通透性較小，實(shí)驗(yàn)證明子量大于2000的物質(zhì)即內(nèi)皮細(xì)胞聯(lián)接處通過(guò)。因此，與血漿蛋白物質(zhì)就難以通過(guò)血腦屏障，而實(shí)際上血的許多物質(zhì)(激素、脂肪酸、膽紅素等)又都是與血漿蛋白結(jié)合而運(yùn)輸?shù)模捎谖镔|(zhì)與血漿結(jié)合是可逆的，所以結(jié)合與解離的動(dòng)態(tài)直接影響質(zhì)通過(guò)血腦屏障的速度。例高膽紅素血癥(參看肝臟生化)的嬰兒，血中膽紅素與血漿蛋白結(jié)合而防止膽紅素進(jìn)入腦組織造成損害。但是時(shí)給以磺胺類(lèi)藥物。由于后者能同膽紅爭(zhēng)與血漿蛋白的結(jié)合，使大量游離的膽紅素(親脂性)迅速通過(guò)血腦屏障，可引起的后果。(三體轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)腦毛細(xì)血內(nèi)皮細(xì)上有多種載體蛋白促進(jìn)一來(lái)難以通過(guò)血腦屏極性分子的轉(zhuǎn)運(yùn)。已經(jīng)肯定的載體系：(1)已糖載體；(2)中性氨基酸載體；(3)堿性氨基酸載體；(4)短鏈單羧酸載體等。葡萄糖載具有較特異性已如前述。，甘露能較快進(jìn)入腦組織，半乳糖次之，而果糖則很難通過(guò)屏障。由于缺乏酸性氨基酸載體谷氨酸和天門(mén)冬氨酸是難以通過(guò)血腦屏。必需氨基酸特別族的和支鏈的最容易通過(guò)血腦屏障，蛋的通過(guò)亦較迅速。通過(guò)血腦屏障的氨基酸甚多，但已發(fā)現(xiàn)基酸載體卻只有少，因此，至少有些氨基酸載體的特異性很強(qiáng)的，于是就有現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)象。例如，患先天性苯丙酮癥(phenylketonuria,PKU)的小兒，血中苯丙氨酸濃度，影響酸進(jìn)入腦組織，導(dǎo)致小兒腦發(fā)育。(四物轉(zhuǎn)化作用某些物質(zhì)通過(guò)腦血管內(nèi)皮細(xì)胞時(shí)將到胞漿系統(tǒng)的作用而被破壞，使能進(jìn)入毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的物質(zhì)也不都能通過(guò)血腦屏障腦實(shí)質(zhì)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞單胺氧化酶(MAO)可使屬于單胺類(lèi)的神經(jīng)遞質(zhì)(如兒茶酚胺，5－羥色胺等，見(jiàn)氧化分解，又γ－氨基丁(GABA)雖然可被腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞攝入，但卻又遭受細(xì)胞GABA轉(zhuǎn)氨酶的作用而被破壞，如果用β－氨基乙酸抑制該酶則GABA是可以進(jìn)入腦組織的。腦毛細(xì)血管壁內(nèi)的這種生物轉(zhuǎn)化作用加腦屏障的屏蔽功能，使腦組織的內(nèi)環(huán)境血液中化學(xué)成份驟然變