多物種血腦屏障結(jié)構(gòu)與功能研究進(jìn)展

鐘高亮,張晶晶

(廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院,廣東 湛江 524001)

腦屏障是機(jī)體抵抗外來有害物質(zhì)(特別是細(xì)菌、病毒等微生物)進(jìn)入腦組織的重要結(jié)構(gòu),分為血-腦屏障、血-腦脊液屏障和腦-腦脊液屏障。其中血-腦屏障是血漿和腦組織之間,由腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞、基膜、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、周細(xì)胞以及小膠質(zhì)細(xì)胞所組成的屏障結(jié)構(gòu),內(nèi)皮細(xì)胞間的緊密連接結(jié)構(gòu)可使血漿中的物質(zhì)有選擇性地入腦,以此來達(dá)到腦內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定,同時(shí)也能保證腦組織不被血漿中的毒素、微生物侵入,維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正常生理狀態(tài)。與之相對的,血腦屏障也會不同程度地阻礙藥物進(jìn)入。因此,研究物種間血腦屏障的結(jié)構(gòu)功能的差異,有助于我們發(fā)現(xiàn)其在進(jìn)化中的保守特征,對血腦屏障障礙疾病以及神經(jīng)系統(tǒng)藥物的研發(fā)有著重要的啟示作用。本文將對不同物種間血腦屏障結(jié)構(gòu)和功能的異同進(jìn)行綜述。

1 血腦屏障的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展

1880年,來自Leipzig University的Ehrlich[1]向外周靜脈注射染料,發(fā)現(xiàn)除了腦和脊髓,其余器官均可檢測到染料的吸收,認(rèn)為這是中樞神經(jīng)系統(tǒng)對染料缺乏親和力導(dǎo)致的。不久后,Ehrlich的學(xué)生Edwin E.Goldman將染料注射入腦脊液,發(fā)現(xiàn)神經(jīng)組織被染色,而外周組織中未發(fā)現(xiàn)有染料,對此,Edwin E.Goldman給出的解釋是腦周邊細(xì)密的血管形成的一種屏障樣結(jié)構(gòu)影響了染料在中樞神經(jīng)系統(tǒng)與外周間的擴(kuò)散作用,這也是血腦屏障概念的雛形。到了1890年,Lewandowsky[2]首先把這個(gè)屏障命名為Blood-Brain Barrier,血腦屏障也因此得名。

隨著掃描電子顯微鏡的廣泛應(yīng)用,研究者們對血腦屏障的探索也進(jìn)入了超微結(jié)構(gòu)的層面。1967年,Reese等[3]將辣根過氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)作為示蹤劑注入外周血,用電鏡觀察HRP在腦組織周圍的擴(kuò)散情況,發(fā)現(xiàn)HRP在內(nèi)皮處被阻斷,于是把血腦屏障定位到腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞。而后,周細(xì)胞、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞等血腦屏障的重要組成部分也被相繼發(fā)現(xiàn),緊密連接蛋白的發(fā)現(xiàn)也豐富了研究者對血腦屏障功能上的認(rèn)識[4]。研究者對血腦屏障的研究不止于哺乳動物,研究表明,除板鰓亞綱和軟骨硬鱗亞綱存在的屏障結(jié)構(gòu)主要是由血管周圍的膠質(zhì)細(xì)胞構(gòu)成外,所有的有頜類脊椎動物均具有由內(nèi)皮細(xì)胞形成的血腦屏障結(jié)構(gòu)。

2 血腦屏障的基本結(jié)構(gòu)

血腦屏障是以腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞及其緊密連接作為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),周細(xì)胞,基底膜,星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞則負(fù)責(zé)誘導(dǎo)和維持血腦屏障基本功能。他們所形成的的聯(lián)合體通過相互作用,嚴(yán)格調(diào)節(jié)血液與中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間的分子、離子和細(xì)胞的運(yùn)動,使血腦屏障能夠嚴(yán)格調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)[5-6],這對于維持神經(jīng)元生理功能以及保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)免受毒素,病原體,炎癥,損傷的影響都有著重要的作用。下面將以哺乳動物的血腦屏障為例,對血腦屏障的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜述。

2.1 緊密連接結(jié)構(gòu)

緊密連接結(jié)構(gòu)是構(gòu)成哺乳類動物血腦屏障的基礎(chǔ),內(nèi)皮細(xì)胞間通過緊密連接結(jié)構(gòu)形成一道物理屏障,并通過緊密連接相關(guān)蛋白如Claudin,對細(xì)胞間的分子、離子形成高電阻的細(xì)胞旁屏障。Claudin蛋白家族作為緊密連接結(jié)構(gòu)中最為重要的蛋白,擁有4個(gè)跨膜區(qū),其第1個(gè)胞外環(huán)具有特征性的WGLW-CC結(jié)構(gòu)域[7],上面的氨基酸殘基決定了細(xì)胞接頭內(nèi)孔的大小和電荷選擇性[8],使緊密連接結(jié)構(gòu)能夠選擇性地滲透不同大小的非帶電分子[9]。除此之外,還有其他重要的緊密連接蛋白,包括Occludin、連接黏附分子(junction adhesion molecules,JAMs)、ZO-1等[10]。緊密連接結(jié)構(gòu)的分子機(jī)制及血腦屏障通透性改變時(shí)緊密連接蛋白的變化仍是血腦屏障功能研究中的重點(diǎn)。

2.2 內(nèi)皮細(xì)胞

毛細(xì)血管主要分為三類:毛細(xì)血管細(xì)胞連接處存在較大間隙,具有不完整基底膜(basementmembrane,BM)的;連續(xù)但具有隔膜狀窗孔的,如腸絨毛毛細(xì)血管,還有連續(xù)無孔,具有完整基底膜的,如腦微血管。毛細(xì)血管是由一個(gè)到多個(gè)內(nèi)皮細(xì)胞自身折疊而成,其中腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞很薄,比肌肉內(nèi)皮細(xì)胞薄39%[11]。與其他組織相比,除室周器(circumventricular organs)外[12],中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cells,EC)通過其特殊的緊密連接結(jié)構(gòu)連接在一起[13-14],且轉(zhuǎn)胞吞作用較弱,這些特性使得血腦屏障極大地限制了溶質(zhì)的細(xì)胞旁通量,以此來維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定[15]。

2.3 周細(xì)胞

周細(xì)胞(pericytes,PC)位于微血管內(nèi)皮細(xì)胞背腔面,嵌入血管基底膜中。周細(xì)胞中含有收縮蛋白,通過蛋白的收縮控制毛細(xì)血管腔直徑[16-17]。大部分周細(xì)胞都不直接接觸內(nèi)皮細(xì)胞,而是通過鈣黏蛋白N-cadherin的介導(dǎo),與內(nèi)皮細(xì)胞的“離散點(diǎn)”,即基底膜未包繞的部位,以“嵌合連接”(peg-andsocket junction)的方式相連[18]。中樞神經(jīng)系統(tǒng)周細(xì)胞的覆蓋率比外周高[19],這使得周細(xì)胞在調(diào)節(jié)血管生成,細(xì)胞外基質(zhì)沉積,免疫細(xì)胞的浸潤,以及通過神經(jīng)調(diào)節(jié)血流量方面發(fā)揮著重要作用,也有研究表明周細(xì)胞與維持成熟血腦屏障功能有密切關(guān)系[20]。目前,應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)志物是血小板源生長因子受體-β(PDGFR-b)和神經(jīng)膠質(zhì)抗原-2(NG2),有文獻(xiàn)表明二者分別參與不同環(huán)境下血管新生的周細(xì)胞招募過程[21],但還尚未發(fā)現(xiàn)有僅表達(dá)周細(xì)胞的特異性標(biāo)志物,因此,目前尚未清楚已發(fā)現(xiàn)的功能是否均來自于周細(xì)胞,故尋找周細(xì)胞特異性標(biāo)志物十分重要。

2.4 基底膜

基底膜(basement membrane,BM)分為兩層,內(nèi)層由內(nèi)皮細(xì)胞以及周細(xì)胞分泌,稱為血管基底膜,外層由星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌,稱為實(shí)質(zhì)基底膜,兩層分別由不同成分的分泌蛋白組成[22-23],位于血管的腔面及背腔面。基底膜為血管系統(tǒng)的許多信號的傳遞過程提供了錨點(diǎn),同時(shí)也能作為溶質(zhì)在進(jìn)入神經(jīng)組織之前的另一道屏障。另外,一些基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix matalloproteinase)對基底膜有破壞作用,這會使得血腦屏障功能障礙以及白細(xì)胞浸潤,這個(gè)現(xiàn)象能在某些中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中得到印證。同時(shí),也有研究者利用這一點(diǎn)制造血腦屏障破壞的體外模型。

2.5 星形膠質(zhì)細(xì)胞

星形膠質(zhì)細(xì)胞(astrocyte)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最主要的細(xì)胞類型,其延伸出的細(xì)胞突起包繞填充在神經(jīng)突觸或血管壁基底膜處[24],參與支持和分隔神經(jīng)細(xì)胞。星形膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)元和血管間形成的這種神經(jīng)血管偶聯(lián)能夠傳遞神經(jīng)元的信號活動[25-26],包括調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞以及周細(xì)胞的收縮/擴(kuò)張。在血腦屏障定位到內(nèi)皮細(xì)胞前,就已有研究表明,星形膠質(zhì)細(xì)胞通過對內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生影響以維持血腦屏障功能[27]。Janzer等[28]在移植實(shí)驗(yàn)中,將胚胎鼠腦中的星形膠質(zhì)細(xì)胞移植至鼠眼前房細(xì)胞中,使之擁有了血腦屏障的特性。另一方面,Abbott等[24]通過體外共培養(yǎng)內(nèi)皮細(xì)胞的實(shí)驗(yàn),也證明了星形膠質(zhì)細(xì)胞對血腦屏障存在誘導(dǎo)作用。除此之外,研究者解剖嚙齒動物胚胎后發(fā)現(xiàn),血腦屏障在星形膠質(zhì)細(xì)胞生成前就已經(jīng)形成了,故星形膠質(zhì)細(xì)胞不參與血腦屏障的初始誘導(dǎo),而是在成熟血腦屏障系統(tǒng)中參與調(diào)節(jié)和維持。

2.6 免疫細(xì)胞

中樞神經(jīng)系統(tǒng)免疫細(xì)胞主要為管周巨噬細(xì)胞(perivascular macrophages)及小膠質(zhì)細(xì)胞(microglial cells)。管周巨噬細(xì)胞屬于單核細(xì)胞譜系,位于血管周圍間隙(virchow-robin space,VRS)[29-30],來源于血源性足細(xì)胞,能夠吞噬細(xì)胞碎片,行使先天免疫功能。對于小膠質(zhì)細(xì)胞的來源,較多學(xué)者認(rèn)可的是來源于卵黃囊祖細(xì)胞,并于胚胎發(fā)育過程中進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)[31],參與調(diào)節(jié)神經(jīng)元的發(fā)育、先天免疫應(yīng)答和傷口愈合,并可以在適應(yīng)性免疫中充當(dāng)抗原呈遞細(xì)胞[32-33]。

3 不同進(jìn)化物種間血腦屏障結(jié)構(gòu)和功能的異同及其研究進(jìn)展

生物在不斷進(jìn)化過程中,各器官的結(jié)構(gòu)功能也是在不斷進(jìn)化的,血腦屏障作為一個(gè)十分重要的功能結(jié)構(gòu),在進(jìn)化過程中的保守與否也是研究者們一直在探究的問題。通過研究不同物種間血腦屏障結(jié)構(gòu)和功能,進(jìn)行橫向?qū)Ρ?就能夠找出其較為保守的部分,為深入研究血腦屏障的功能打定基礎(chǔ)。下文將對魚類、鳥類、哺乳類血腦屏障結(jié)構(gòu)和功能的研究進(jìn)展進(jìn)行介紹。

3.1 魚類血腦屏障

鱘魚(sturgeons)屬于輻鰭魚綱(osteichthyes)中的軟骨硬鱗亞綱(chondrostei),與板鰓亞綱(elasmobranchii)相同,主要由膠質(zhì)細(xì)胞構(gòu)成腦屏障。電鏡水平下,鱘魚的腦內(nèi)皮是連續(xù)的,可見明顯的小窩和囊泡,偶爾有較大直徑的內(nèi)陷,被隔膜封閉,相鄰的內(nèi)皮細(xì)胞通過2～3個(gè)點(diǎn)狀緊密連接樣的接觸連接,并由50～80 nm厚的基底膜覆蓋,沒有觀察到典型的周細(xì)胞。毛細(xì)血管被幾何狀排列的多層膠質(zhì)細(xì)胞所包圍,毛細(xì)血管周圍神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞之間是典型的間隙連接,故對菊粉和葡聚糖等非電解質(zhì)也具有很高的滲透性[34]。在注射HRP后觀察滲漏情況,可見HRP并沒有進(jìn)入腦實(shí)質(zhì),但可在血管外與腦實(shí)質(zhì)間的部分觀察到,在電鏡下觀察這一部分,發(fā)現(xiàn)HRP在內(nèi)皮間連接區(qū)處滲漏,并終止于基底膜背腔側(cè)與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞接觸處。由此可見,血管周圍神經(jīng)膠質(zhì)層是鱘魚血液與大腦之間的主要擴(kuò)散屏障,并且此屏障的連接方式并不如內(nèi)皮屏障緊密。鱘魚的神經(jīng)膠質(zhì)屏障的連接方式并不是經(jīng)典緊密連接[35],而是由多個(gè)神經(jīng)膠質(zhì)片重疊而成,這些薄片之間的間隙連接狀接觸的延伸區(qū)域也作為神經(jīng)膠質(zhì)屏障的一部分,這與無脊椎動物烏賊(Sepia officinalis)的腦屏障有一定的相似之處。

肺魚(lungfish)屬于肉鰭魚綱(dipnomorpha),電鏡水平下可觀察到肺魚的腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞之間的裂口被精細(xì)的緊密連接所密封,并由多個(gè)點(diǎn)狀膜接觸/融合,可見小窩和囊泡?；啄ぽ^厚,約80～100 nm,周圍包繞致密、不完整的周細(xì)胞層,周細(xì)胞間的接合部分可見內(nèi)皮細(xì)胞與基底膜直接接觸。毛細(xì)血管周圍神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞層不完整,可觀察到無髓神經(jīng)纖維與周細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞的接觸。其中,腦微血管壁細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與哺乳動物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)略有不同,雖未能觀察到清晰的周細(xì)胞,但是內(nèi)皮基底層之外存在一種電子較為致密的細(xì)胞,通過基底膜的斷裂處與內(nèi)皮緊密接觸,這與哺乳動物中內(nèi)皮細(xì)胞和肌內(nèi)皮交界處的接觸類型相似[36-37],但由于這層電子致密細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞之間缺乏基底層,提示它們可能是為神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。注射HRP后,在大腦的毛細(xì)血管腔和內(nèi)皮內(nèi)囊泡中觀察到HRP反應(yīng)產(chǎn)物,但在五個(gè)循環(huán)過后,在任一水平都未在內(nèi)皮的腦側(cè)檢測到HRP反應(yīng)產(chǎn)物,說明肺魚的腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞是主要的擴(kuò)散屏障[38]。

雖與鱘魚一樣同為輻鰭魚綱,多鰭魚的血腦屏障卻與肺魚和硬骨魚更相似,內(nèi)皮連續(xù)且具有比周圍神經(jīng)纖維細(xì)胞更高的電子密度。在整個(gè)進(jìn)化樹中,從無頜脊椎動物到有頜類脊椎動物,除了鱘魚和板鰓亞綱外,均由血管內(nèi)皮細(xì)胞擔(dān)任主要的擴(kuò)散屏障。一方的觀點(diǎn)認(rèn)為,血腦屏障最早便是內(nèi)皮屏障,鱘魚和板鰓亞綱的魚類都屬于另一方向的次級發(fā)育,是發(fā)育過程中的異常發(fā)展[39]。而另一方的研究者在哺乳動物胚胎的大腦中發(fā)現(xiàn),室管膜和膠質(zhì)細(xì)胞組成的膠質(zhì)屏障能在早期將發(fā)育中的神經(jīng)系統(tǒng)與脈管系統(tǒng)分隔,而這一屏障會在血管進(jìn)入腦組織之后消失,且在成年的無頜脊椎動物七鰓鰻中仍可見到膠質(zhì)屏障[40]。這些證據(jù)都使得他們認(rèn)為,脊椎動物祖先的屏障是神經(jīng)膠質(zhì),后來又進(jìn)化出了內(nèi)皮屏障。后者也是目前研究者們較為認(rèn)可的觀點(diǎn)。

魚類中血腦屏障研究最為透徹的是斑馬魚(Danio rerio),作為新興且研究熱度逐漸上升的模式動物,斑馬魚因其體外受精、繁殖能力強(qiáng)、早期胚胎透明等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于發(fā)育生物學(xué)的研究。斑馬魚屬于硬骨魚,其血腦屏障結(jié)構(gòu)與肺魚類似,具有內(nèi)皮細(xì)胞構(gòu)成的緊密連接結(jié)構(gòu),放射狀的膠質(zhì)細(xì)胞不完整地包繞在基底膜背腔面,其功能類似于哺乳動物星形膠質(zhì)細(xì)胞[41]。利用斑馬魚進(jìn)行血腦屏障研究的優(yōu)勢在于,斑馬魚的血腦屏障在受精后3～10 d形成[42],此時(shí)胚胎仍透明,利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)以及活體成像技術(shù),可實(shí)現(xiàn)對斑馬魚血腦屏障早期發(fā)育以及基因缺陷背景下血腦屏障異常發(fā)育的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

3.2 鳥類血腦屏障

雞(Gallus domesticus)作為鳥類中應(yīng)用較為廣泛的模式動物,常被用于研究鳥類的生物學(xué)特征,但在對鳥類血腦屏障方面的研究卻頗為匱乏。在電鏡下分別觀察成年與胚胎期雞的血腦屏障超微結(jié)構(gòu)可發(fā)現(xiàn),腦毛細(xì)血管均被基底膜上連續(xù)、無孔的內(nèi)皮細(xì)胞包繞,緊密連接可見于內(nèi)皮細(xì)胞間的接觸點(diǎn);周細(xì)胞嵌入基底膜中,并在基底膜不連續(xù)的部分與內(nèi)皮細(xì)胞相關(guān)聯(lián);星系膠質(zhì)細(xì)胞末端與基底膜背腔面相接觸,但膠質(zhì)細(xì)胞間連接的緊密性隨發(fā)育時(shí)期而改變。L’Abbate等[43]通過向外周循環(huán)中注射HRP的方式檢測不同發(fā)育時(shí)期雞視頂蓋血腦屏障的通透性,發(fā)現(xiàn)在孵化后6 d仍可見普遍的血管外定位,在內(nèi)皮相接觸的區(qū)域可見示蹤劑充滿整個(gè)間隙;從6 d起,屏障逐漸形成,10 d可見側(cè)支血管相互連接,在套層內(nèi)形成大血管網(wǎng),HRP僅出現(xiàn)在深部神經(jīng)叢周圍的血管外,14 d后,透過視頂蓋的HRP更少,僅在內(nèi)皮間點(diǎn)狀接觸的區(qū)域發(fā)現(xiàn)散在的示蹤劑痕跡;到18 d,僅局限于毛細(xì)血管內(nèi),內(nèi)皮細(xì)胞間緊密連接結(jié)構(gòu)可見。除屏障的通透性會隨發(fā)育時(shí)間逐漸成熟外,成年雞腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞中的線粒體與胞質(zhì)的比例也比胚胎期的要高(成年0.059,胚胎0.036),游離核糖體的數(shù)目也比胚胎期少。另外,哺乳動物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中,有幾種與屏障功能相關(guān)的酶比外周其他組織細(xì)胞含量高,如堿性磷酸酶、丁酰膽堿酯酶、芳香氨基酸脫氫酶[44],而在雞中,僅發(fā)現(xiàn)堿性磷酸酶的含量顯著高于中樞神經(jīng)系統(tǒng)外的組織細(xì)胞。

研究表明,鳥類脊髓的腰骶部的菱形竇(sinus rhomboidalis)處存在一富含糖原的膠質(zhì)細(xì)胞團(tuán)—膠質(zhì)體(corpus gelatinosum),膠質(zhì)體由一些特化的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞構(gòu)成,包繞脊髓中央管中心的室管膜。膠質(zhì)體處于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的液體環(huán)境中,但位于菱形竇內(nèi),與腦內(nèi)神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞無直接接觸,其營養(yǎng)有很大可能是通過類似血腦屏障的結(jié)構(gòu)來與周圍血管進(jìn)行物質(zhì)交換,對此,M?ller等[45]通過注射HRP示蹤以及檢測緊密連接蛋白及相關(guān)酶含量的方法,證實(shí)了膠質(zhì)體與周圍血管間的確存在血腦屏障。除膠質(zhì)體外,位于視神經(jīng)入口處的眼梳膜(pecten oculi)同樣也可以作為血腦屏障的研究模型[46]。

3.3 哺乳類血腦屏障

小鼠(Mus musculus)作為近一個(gè)世紀(jì)來應(yīng)用最為廣泛的模式動物,其血腦屏障結(jié)構(gòu)的研究也更為透徹。觀察小鼠血腦屏障的超微結(jié)構(gòu),可見在出生后1 d,小鼠腦微血管的管壁厚,管腔不規(guī)則,未發(fā)現(xiàn)基膜樣物質(zhì),血管外周可見少量膠質(zhì)細(xì)胞的突起;28 d基膜已經(jīng)完整清晰,星形膠質(zhì)細(xì)胞末端已膨大形成腳板,相鄰星形膠質(zhì)相互作用形成膠質(zhì)膜并逐漸包繞基底膜;42 d時(shí),血腦屏障進(jìn)一步發(fā)育,內(nèi)皮細(xì)胞核多質(zhì)少,基底膜密度更高,膠質(zhì)膜包繞約80%的基底膜[47]。小鼠成熟血腦屏障的結(jié)構(gòu)與人類似,但人的星形膠質(zhì)細(xì)胞終足對基底膜的包繞更為密集。血腦屏障發(fā)育成熟后,其結(jié)構(gòu)也并非一成不變,通過24個(gè)月的小鼠與6個(gè)月小鼠血腦屏障超微結(jié)構(gòu)的對比可發(fā)現(xiàn),年老小鼠的毛細(xì)血管輪廓較不規(guī)則,基底膜更厚,周細(xì)胞存在更多的脂褐素[48]。

因小鼠與人類的基因同源性高,也有著許多較為成熟的疾病模型構(gòu)建方法,故近年來有研究者利用小鼠來探究一些疾病,如腦卒中[49]、多發(fā)性硬化[50]、阿爾茨海默病[51]等與血腦屏障之間的相互影響,因小鼠為體內(nèi)受精發(fā)育,故較少以小鼠作為模型進(jìn)行血腦屏障的早期發(fā)育研究。

4 應(yīng)用展望

血腦屏障作為生物腦組織中與外界進(jìn)行物質(zhì)交換、抵御有害物質(zhì)侵犯的重要結(jié)構(gòu),在物種間是較為保守的。板鰓亞綱和鱘魚的腦屏障構(gòu)成與無頜脊椎動物相似,通過神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞間形成的間隙連接行使屏障功能,除此之外,魚類、鳥類及哺乳類動物的血腦屏障均由內(nèi)皮細(xì)胞及其緊密連接結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ),魚類的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞呈放射狀,可見神經(jīng)纖維與內(nèi)皮細(xì)胞的直接接觸,而鳥類、哺乳類的星形膠質(zhì)細(xì)胞則完全包繞基底膜,這些結(jié)構(gòu)上的差異對血腦屏障功能的影響也在滲透試驗(yàn)中被證明。在血腦屏障的研究中,應(yīng)用最多的模式動物分別是斑馬魚和小鼠,它們與人類的基因同源性高,能夠一定程度上模擬人類的血腦屏障功能,結(jié)合較為成熟的基因編輯技術(shù),可從基因?qū)用婵梢暬匮芯垦X屏障。除此之外,其他模式動物在研究血腦屏障方面也有其特殊的優(yōu)勢,相信隨著培育方式的不斷優(yōu)化以及造模技術(shù)的逐漸成熟,我們也可以通過更多的模式動物從各種不同的方面剖析血腦屏障的結(jié)構(gòu)和功能。