第七集:成也“血脑屏障”败也“血脑屏障”

第七集:成也“血脑屏障”败也“血脑屏障”

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从上一集开始,我给你们引见了一个在大脑里默默帮忙和守护的朋友——血脑屏障。你可能通过上一集的故事,会觉得它是个有些顽固的大好人,想想那个宠溺孙子的顽固老太,再想想那个帮你的大脑与其它身体部分隔绝开,独守一片“净土”的大好人。那么,这些就是血脑屏障的完整形象吗?


这一集,为了让你更全面地认识血脑屏障,我先要真正带你进入它的世界,那是一个秩序井然的“酷酷”的世界。


 


作为一道守护墙,血脑屏障是自带气场的。如果你是娇嫩的大脑,你看着眼前这道气势不凡的屏障,你一定会感到安心。它由三类强悍的士兵组成:


第一类是大脑毛细血管的内皮细胞。它们强悍在哪儿呢?你会看到,和普通血管排列稀疏的内皮细胞相比,它们就是一个军容整饬、排列严密的大队伍,你几乎找不到一个空隙。因此,能够从普通血管内皮细胞处通过的大分子,到了这里,就会被挡在门外;


你可能会觉得,自己在参加一场阅兵,你的确可以这么想象。看完内皮细胞这个大队伍,你会紧接着发现,还有一队手持“盾牌”的尖兵,紧贴着整个队伍,让队形显得更加严密,毫无间隙。他们叫“基底膜”;


继续看,你还会发现一些看似松散、分布在外的“便衣”,千万别小看他们,因为他们每一个都是身负绝技的特种兵。这个特种兵队伍,叫星形胶质细胞界膜,它们大约覆盖了毛细血管周围85%的表面积。


好了,看完这个结构严密、组织得当的队伍,我们就一起来感受一下,由他们执行的规矩到底有多严格。


 


现在你得换一下位置,转到“守护墙”的另一侧来看一看。那些被挡在大脑之外想要进入的各类分子和物质,都在等待检查。气体分子首先是畅通无阻的,比如要进入的氧气和排出的二氧化碳;一些脂溶性物质也没有问题,比如某些麻醉药物,想一想,如果麻醉药进入不了脑组织,有多少手术会进行不下去?接下来,就是一些水溶性物质和大分子物质,在它们中间,有一些手里拿着一张准入“身份证”,例如葡萄糖、氨基酸等,有这张身份证,士兵们会放行;而没有身份证的那些,例如甘露醇、蔗糖和一些离子,就被严格地拒之门外。


总的来说,血脑屏障这个士兵队伍,选择对大脑有益的东西开放通路,而将与大脑无关的异物,全部拦截下来,没有任何情面可讲。


 


听到这里,你是不是真的感受到了这个队伍的酷劲儿?


但是,上一集我们就说过,这个酷劲十足的队伍,其实自带BUG。为什么呢,你看,由士兵们选择开放对象,他们觉得有益的就放行,他们觉得有害的就拦截。那我就要问了,他们有那么万能吗?能准确判断眼前的所有物质有益还是有害?万一他们给判断错了呢?那些被他们认为有害的,万一恰恰就是大脑最需要的呢?那不反而害了大脑吗?


事实就是这么无奈,这群铁面无私的士兵,的确会好心办了坏事儿,而且这样的情况还不少。关键问题就在于,他们只是板着个脸,把大脑当个小孩儿一样,提供他们认为正确的保护,却从来不去问一问大脑,诶,你有没有哪儿不舒服啊?你需不需要一些在我准入名单之外的东西啊?于是,可怜的大脑,不出问题还好,一旦出了什么问题,就会陷入叫天不应、叫地不灵的境地,即便是给了药,也往往因为没有准入身份证,大部分被血脑屏障阻挡在外。这就是让我们不得不“恨”它的地方。


 


那么,面对这群一根筋的强大士兵,我们能怎么办呢?这就是科学家们一直在思考的——如何突破血脑屏障的封锁,把大脑需要的那些物质送进去?


这可不像你在电影里看到的两军交战、硬性突破那么简单,单纯的破坏显然是不可取的,会造成得不偿失的结果。那么,如何做到又不破坏血脑屏障,还能把东西送进去呢?科学家们想了许多迂回曲折的办法。


 


有一种办法是由工程研究人员想出来的,这个办法有点像一种借力打力的游戏。研究人员们考虑,既然不能破坏血脑屏障,那就想办法让它暂时开开门吧。他们想到了超声波设备。我们知道超声波的振动频率超过两万赫兹,它能使微小颗粒产生剧烈震动。研究人员正是寄希望于,利用这样的震动,使构成血脑屏障的内皮细胞暂时分开。


这个借力打力的办法奏效了。科学家们根据这个设想做了医疗试验。一位56岁的女性脑癌患者接受了试验,研究人员将化疗药物通过微小气泡注入她的血液,气泡药物混合体随着血液流动,到达全身各处,包括脑组织。你也许能想象到,血脑屏障的士兵们立刻严阵以待,拒绝这些携带药物的气泡通过。这时,患者戴上了这项实验的关键设备——立体定位神经系统的超声波发射器,研究人员精准地发射出高强度聚焦超声束,它们指向被血脑屏障阻挡的气泡,让气泡开始震动。想象一下,如果让你用手指敲击地板,你一秒钟最多能敲几下呢?我试验了一下,最多大约5下。你知道这些被超声波作用后的气泡,每秒钟能震动多少次吗?20万次!好了,这下你能想象,当血脑屏障面对无数个剧烈震动的小气泡,它会怎么样呢?对了,那些铁面无私的士兵像被挠了痒痒一样,原本致密排列的内皮细胞,纷纷打开了口子。已经等在门口的化疗药物,随即从口子里穿过,进入大脑,到达肿瘤细胞附近。


不用担心开了口子的血脑屏障会无法恢复,事实上,大约12小时之后,它就反应了过来,逐渐关闭,又恢复成为原先那个强大的战队。


 


上面这个试验,是在人体上获得成功的例子。科学家们面对突破血脑屏障这个课题,还想了许多脑洞大开的办法。


比如,有科学家在对多发性硬化症患者的大脑进行观察时,发现他们的T细胞居然能直接穿越血脑屏障,对大脑造成损害。这是很有趣的现象,因为,一般情况下,作为能够追杀癌细胞的先遣军,T细胞总是在血脑屏障的封锁下,对脑部癌细胞束手无策,只能被隔绝在大脑之外干着急。而有多发性硬化症的病人,他们体内的T细胞,却似乎获得了一种神力,或者想出了一种独特的“舞步”,能够穿越血脑屏障,进入大脑。那科学家就想了,如果我能模仿这些独特的“舞步”,是不是能让普通的T细胞也拥有这种神力呢?他们的“脑洞”想法,在小鼠实验上获得了成功。


还有一些科学家开了另外一种“脑洞”。他们想,既然生物都有昼夜节律,以24小时左右为周期,作有规律的变动,那么血脑屏障会不会也有昼夜节律呢?那些“士兵”难道能够永远不眠不休,它们是不是也有打盹儿的时候呢?听起来很有道理吧,事实上也差不离儿,美国的一位神经科学教授阿米塔就发现,血脑屏障在晚上的通透性就比白天高,也就是说,在晚上,血脑屏障的细胞间隙会增大,于是通透性增高。从理论上讲,如果有药物分子想要通过血脑屏障,在晚上发起进攻,成功率会比白天要高。


 


听完血脑屏障的故事,你会不会有一个感觉,科学研究原来并不只是枯燥乏味的数据和高深的理论,这里面其实还有那么多的奇思妙想,有时候,如果没有那么些有趣又可爱的想象力,可能还当不了科学家呢。


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用户评论
  • Yongdeng

    真的很棒听了两遍啊。人们对大脑的认识不断提高。

  • MC桃川

    好把遇到这种事情吗