这些问题已盘踞在神经科学家大脑中多年,并且成为许多独立研究的课题。大致三分之一的流体位于脑内的空腔中或大脑周围的空隙中,它们在这些空腔或空隙中为头骨内的大脑提供缓冲,因此在保护大脑免受机械性创伤方面发挥着重要作用。其余三分之二的流体位于脑内非常细小的空间中,隔离并环绕脑细胞。充盈在细胞周围,流体对于协助递送营养素和去除废物十分重要。流体还提供了适当的环境使脑细胞能够高效的工作,而不受全身循环中出现的任何波动的影响。

多年前人们就已知道,在这种脑液和血液之间存在着限制和调节多种物质进出的屏障。这些关键的界面是伸入脑腔中的脉络丛和由将血液输送至大脑所有部位的血管衬里所提供的血脑屏障。然而,脉络丛和血脑屏障在调节脑内流体的含量和组成方面所起的相对作用仍未明确。

机制和作用比较研究

我们最新一期的综述中,我们纵览了关于这一主题的文献,希望明确每个界面产生流体和调节最普遍成分(例如水和盐)含量的程度。下图显示了流体穿过这些界面进出大脑的运动。

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我们突出了解读结果的风险和困难,并指出了业已存在于文献中的错误观念,原因在于测量流体主要成分,例如钠和氯化物,穿过屏障的整体净运动存在困难。综述中还强调,发现钠和氯离子的放射性示踪剂穿过血脑屏障向各个方向运动的差异远远大于它们之间可能存在的任何差异,因而不能将示踪剂运动的测量用于计算任何整体净运动,不论是净分泌至大脑中的运动还是净吸收出大脑的运动。

测量血脑屏障处的离子和流体转运

我们还认为,脉络丛产生大部分流体,而血脑屏障负责调节流体中的酸度(pH)和钾离子浓度,这两种因素对大脑神经细胞的兴奋性具有深远影响,因此对正常大脑运行至关重要。我们尤其讨论了在血脑屏障处识别出的碳酸氢盐转运蛋白对于调节大脑中的酸度是何等重要。我们还对显示碳酸氢盐转运量和发生速度的证据进行了评估。下表总结了冲突性证据。

支持

反对

脑室灌注流体的高HCO3-损失率或获得率

响应血浆中[HCO3-]改变的大脑中总CO2(几乎均是HCO3-)很少或没有变化

能够轻松快速看到响应[HCO3-]血浆变化的PH变化(由施加到大脑表面的电极或实质内的微电极测量)

响应[HCO3-]血浆变化的PH少有或没有变化(由施加到大脑表面的电极或实质内的微电极测量)

血液中H11 CO3-的可测量首过提取

在血浆[HCO3-]降低后1小时内用31P-NMR测量的细胞内PH没有变化

当在恒定pCO2下改变[HCO3-]血浆时通气速率(在外周化学感受器去神经支配后)急剧变化

使用放射性示踪剂确定的Cl-低测量渗透性

用于支持或反对在恒定pCO2[HCO3-]血浆变化后HCO3-快速转运的证据总结

基于对所有证据的重新审查,我们认为碳酸氢盐转运是缓慢的,与其它离子的转运速度相当,但其仍然足够快速从而成为大脑中碳酸氢盐浓度的主要决定因素

比较血脑界面

在综述的结尾,我们提供了一个总结性表格,清晰地列出并比较了两种屏障的特征,在结论部分,我们讨论了重要的不确定性方面,并为未来研究提供了指示。这些包括:穿过血脑屏障的净通量的直接测量;在接近体内获得条件下转运期间穿过血脑屏障的细胞内电位和脉络丛记录;转运蛋白在血脑屏障至管腔膜或近管腔膜处的定位,特别是Na+泵活性的分布及其是否可以响应不同激发而受到改变。

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