科學人 發行日期:2013/07 刊號:137
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【神經科學】 打開血腦障壁

撰文/英特藍迪(Jeneen Interlandi) 翻譯/潘震澤

 【神經科學】
打開血腦障壁
血腦障壁不只是單純的圍牆,而是可以變化與活動的器官。這項新的發現可能給癌症與阿茲海默症等疾病帶來革命性的療法。

重點提要
■100多年來,科學家認為血腦障壁(blood-brain barrier, BBB)是一道神聖不可穿越的牆;事實上,它是由一般的血管構成,但具有一項非凡性質:組成血管內壁的細胞排列異常緊密,只容許少數幾種物質穿透,進入腦中。
■血腦障壁本身就是個充滿活性的重要器官,其中的細胞互相溝通,決定哪些分子不能通過,哪些可以;此外,還有更多細胞能通過障壁,這是之前的科學家料想不到的。
■為了反映這種新的認知,如今科學家把血腦障壁稱做神經血管單位(neurovascular unit)。
■許多人相信:找出開啟及關閉血腦障壁的方法,將是治療許多疾病的關鍵。

艾利希(Paul Ehrlich)於19世紀末進行的著名染色實驗,不僅讓他發現了某種梅毒的療法以及獲頒諾貝爾醫學獎,同時還碰上一個至今仍困擾醫學界的難題。當他將染劑注入小鼠的血液循環系統,發現體內除了腦以外的所有器官都被該染劑滲透了:腎臟、肝臟以及心臟在顯微鏡下都呈現清楚且明顯的藍紫色,只有腦部仍維持蒼白的淺黃色。當艾利希的學生把相同染劑直接注入腦中,卻得出相反的結果:腦變成了藍色,其他器官則否。該學生想:顯然,有某種障壁存在於腦與血液之間。

一直要過了半個世紀,比艾利希當時使用的顯微鏡放大率高出約5000倍的顯微鏡問世後,才有人真正看到深藏在腦部血管中的那個障壁。正常人腦中,血管總共有將近645公里那麼長。這些血管彎來扭去,形成無止盡的糾纏迴圈,將人腦當中約1000億個神經元都涵蓋在內。所有這些血管的內壁都襯附著一層內皮細胞;事實上,人體內所有血管的內壁都由內皮細胞所覆蓋,只不過這些內皮細胞在腦血管內壁的排列方式,要比體內其他位置的血管都來得更緊密。這也說明了為什麼艾利希使用的染劑以及大多數的現有藥物,都不能從血液進入腦中。

早在能看見這層障壁之前,醫生就曉得敬畏並避開它。美國明尼蘇達大學的血管生物學家及血腦障壁專家德魯斯(Lester Drewes)說:「多年來,我們都把它視為一道磚牆。大家的共識是:血腦障壁的存在必然有其道理,所以也不應該去干擾它。」

這種共識已然發生變化。目前科學家知道,該道磚牆其實活動不斷:位於其兩側(血液與腦)的細胞經常相互溝通,彼此影響。不只如此,內皮細胞的細胞膜上還嵌有各式各樣可管制交通的分子通道,它們不讓某些物質通過,卻會護送其他的物質穿透。甚至以往認為體積過大、不可能穿透該障壁的白血球,也能經常穿梭其間,以偵測入侵者。

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