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從小分子到大分子：血腦屏障如何選擇性通過物質？
血腦屏障（BBB）是一個高選擇性半透性邊界，其主要由內皮細胞組成，負責調節血液循環系統與中樞神經系統之間的物質傳遞。這一屏障的主要功能是保護大腦免受血液中有害或不需要的物質侵害。血腦屏障由毛細血管的內皮細胞、包圍毛細血管的星形膠質細胞末端和嵌入於毛細血管基底膜內的周細胞組成，使得某些小分子能夠通過被動擴散，同時也可以選擇性地主動運輸各種營養素、離子、有機陰離子以及對神經功能至關重要的巨分子，例如葡萄糖和氨基酸。
血腦屏障限制了致病原的通過，並且防止大分子或親水性分子進入腦脊液，卻允許疏水性分子（如氧氣、二氧化碳和荷爾蒙）及小的非極性分子自由擴散。
結構
血腦屏障的形成與腦毛細血管內皮細胞之間的緊密連接有關。內皮細胞相互之間由緊密接合結構相連，這些緊密接合由一些跨膜蛋白組成，如occludin、claudins（例如Claudin-5）和接合粘附分子（如JAM-A）。這些緊密接合的蛋白質進一步與內皮細胞膜上的其他蛋白質複合體穩定相連。
血腦屏障由內皮細胞組成，其對於物質的選擇性明顯高於其他部位的毛細血管內皮細胞。星形膠質細胞的突起稱為星形膠質細胞的腳（也稱為“膠質限制”），以提供這些細胞的生化支持。雖然幾乎所有的腦部血管都有血腦屏障的特性，但並非所有，例如環腦室器官及松果腺的毛細血管並不具有這種屏障功能。
發展
血腦屏障在出生時期已經功能性運作。研究表明，新生兒的內皮細胞在功能上與成年人相似，這顯示了選擇性的血腦屏障在出生時即已運作。隨著發育，特定的結構變化將影響血腦屏障的完整性和選擇性。
功能
血腦屏障能夠有效保護腦組織，阻止傳播的致病原及其他可能的毒素。因此，血液中針對腦部的感染相對少見，且一旦發生，通常難以治療。當抗體無法跨越血腦屏障時，僅有某些抗生素可以通過。
在某些情況下，藥物必須直接注入腦脊液，才能進入大腦。
療法研究
血腦屏障形成於腦毛細血管並排斥100%大分子神經治療劑及超過98%的所有小分子藥物。如何有效將治療藥物送達特定腦區域一直是臨床上面臨的一大挑戰。作為其神經保護作用，血腦屏障限制了許多潛在重要的診斷和治療劑進入大腦。研究者正尋找不同的途徑，以克服這一挑戰，包括使用納米技術等。
傷害和疾病中的損害
在某些神經系統疾病中，血腦屏障可能會受到損害，例如阿茲海默症、肌萎縮側索硬化症和癲癇等。影像學研究顯示，這些疾病可能會導致代謝功能障礙和血腦屏障的通透性增加。在許多神經退行性疾病中，血腦屏障的功能障礙，它究竟是病因、疾病結果或其他因素尚不清楚。
歷史背景
早在1898年，有研究觀察到低濃度的“膽鹽”在注射到動物血液中時，未影響其行為，這理論上表明膽鹽未能進入大腦。1900年，Max Lewandowsky被認為是第一個提到“血腦屏障”這個概念的人，雖然對於該術語的創造存在著一些爭議。
不斷的研究揭示了血腦屏障的複雜性和重要性，特別是在神經系統疾病的背景下，究竟這一屏障的功能如何在保護大腦與治療需求之間取得平衡？
