白多

19世紀(jì)末，德國免疫學(xué)家保羅·埃爾利希向老鼠的皮膚注入染色劑后，注意到了一個奇怪的現(xiàn)象：幾乎所有的器官都被染劑滲透了，在顯微鏡下，腎臟、肝臟以及心臟都呈現(xiàn)了清晰的藍(lán)紫色，為什么只有腦部組織顏色沒有任何變化？

隨后，埃爾利希的學(xué)生重復(fù)了這個實驗。這次他們將染料注入進(jìn)了腦髓，這時腦細(xì)胞被染成了藍(lán)色，而身體其他器官并沒有染色。這些實驗說明在大腦和身體組織之間應(yīng)該有一層屏障，防止二者之間物質(zhì)的滲透。這層屏障會是什么呢？由于當(dāng)時沒有人能找到這層屏障，只能推測血管是這層屏障。

直到20世紀(jì)60年代，借助掃描式電子顯微鏡，科學(xué)家們才弄清楚了這層屏障到底是什么。不像在其他組織的血管里，內(nèi)皮細(xì)胞排列得有較大的縫隙。在大腦血管里，內(nèi)皮細(xì)胞間銜接得非常緊密，形成了腦血管障壁，即血腦屏障。血腦屏障幾乎不讓任何物質(zhì)通過，除了氧氣、二氧化碳和血糖，大部分的藥和蛋白質(zhì)由于分子結(jié)構(gòu)過大，一般無法通過，堪稱是大腦與身體之間的“防火墻”。

很久以來，人們認(rèn)為大腦的這道防火墻非常堅固，由此導(dǎo)致大腦是唯一一個不跟免疫系統(tǒng)相連的身體器官。然而，越來越多的研究表明，這個觀點并不正確。

基因缺陷讓“墻”打開

經(jīng)典韓劇《我腦中的橡皮擦》中，婚后美麗的女主記憶力開始急劇下降，她生活漸漸開始不能自理，忘掉回家的路，做不成一頓簡單的午餐，最終忘記掉她的丈夫和家人，失去所有的記憶，就像橡皮擦擦掉了她腦中所有的事情。這個女主角患的正是“阿爾茲海默癥”（老年癡呆癥）。

一般，老年癡呆癥是由于β-淀粉樣蛋白積聚造成的，β-淀粉樣蛋白由細(xì)胞分泌，具有很強(qiáng)的神經(jīng)毒性作用，沉積后會導(dǎo)致血管硬化，甚至容易破裂或形成血栓。然而，實際上，β-淀粉樣蛋白的集聚也可能跟血腦屏障被破壞有關(guān)。

在血腦屏障中，周細(xì)胞非常重要，是形成血腦屏障的最重要的一種細(xì)胞。周細(xì)胞還有調(diào)節(jié)毛細(xì)血管血流量、清除細(xì)胞碎屑的作用。不過，有一種基因能破壞這一細(xì)胞，這個基因就是APOE4，APOE4能引發(fā)周細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，打開大腦屏障，進(jìn)而引發(fā)大腦的神經(jīng)毒素。由于周細(xì)胞攜帶的蛋白，是清除β-淀粉樣蛋白的主力軍，周細(xì)胞失去作用，大腦就越難擺脫β-淀粉樣蛋白。

細(xì)菌病毒能輕易入侵

喜愛貓咪的人往往會對貓咪又愛又怕，它們的萌萌的長相固然讓人喜歡，但它們可能攜帶的弓形蟲又會讓人敬而遠(yuǎn)之。因為弓形蟲可以很容易地鉆入大腦，然而，它們又是如何突破專門攔截病毒細(xì)菌的血腦屏障的呢？

經(jīng)過長期的研究發(fā)現(xiàn)，弓形蟲能感染大腦中位于血管內(nèi)壁的內(nèi)皮細(xì)胞，并在這些細(xì)胞內(nèi)繁殖，然后繼續(xù)移動并侵入中樞神經(jīng)系統(tǒng)。

除此之外，在HIV感染后的四個月內(nèi)，艾滋病病毒也能入侵血腦屏障，進(jìn)入大腦內(nèi)部，造成大腦萎縮。而許多運動員因為輕微的頭部撞傷，都可能致命，一個原因是由于大腦的血腦屏障被毀壞，導(dǎo)致許多潛在的有害細(xì)胞和分子進(jìn)入大腦。

無計可施的人類

雖然致命病毒入侵血腦屏障非常容易，但人工方法卻很難入侵血腦屏障。由于這一道防火墻攔截下了大多數(shù)治療腦部疾病的藥物。一些化療藥，最好的情況下，也只能滲透進(jìn)20%，有效性并不高，所以人類一直很想打開血腦屏障。

現(xiàn)在的方法主要是穿刺、手術(shù)埋入，或者是向腦髓直接注射，然而這種強(qiáng)迫打開腦血屏障的方法，不僅手術(shù)風(fēng)險很大，還會讓人疼痛難忍。

不過，現(xiàn)在科學(xué)家們找到了更簡單的“翻墻”方法。研究者們首先會將化療藥物通過微小氣泡注入到患者血液里，當(dāng)這些氣泡藥物流到腦組織部位時，研究人員會借助超聲波發(fā)射器，發(fā)射高強(qiáng)度聚焦超聲束射到這些微小的氣泡上，使它們振動，最終迫使血腦屏障的內(nèi)皮細(xì)胞分開。這時化療藥物就能從間隙中穿過，到達(dá)腫瘤細(xì)胞附近。而且不用擔(dān)心，在大約12小時后，血腦屏障會逐漸關(guān)閉，恢復(fù)正常工作。在未來，這一治療方法還將可以用于對老年癡呆癥、癲癇病的治療。

更多的連接

大腦實際上還與身體有更多的連接通道。比如，研究者發(fā)現(xiàn)，在脊髓損傷后，有一種叫做巨噬細(xì)胞的免疫細(xì)胞能幫忙修復(fù)相關(guān)的神經(jīng)元。老鼠的T淋巴細(xì)胞缺乏后，沒法完成最基本的認(rèn)知任務(wù)。然而這些免疫細(xì)胞無法越過血腦屏障，它們是怎么進(jìn)入大腦，影響神經(jīng)元的呢？

2013年，研究者發(fā)現(xiàn)了大腦的另外一道“防火墻”——一脈絡(luò)叢。脈絡(luò)叢是將大腦與身體血液隔開的另一道屏障。研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞正是通過這個防火墻進(jìn)入大腦，這一過程由叫做γ干擾素的細(xì)胞因子控制。

除了脈絡(luò)叢，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了大腦也有淋巴管，跟身體免疫系統(tǒng)發(fā)生著“互動”。所以，大腦并不是像之前科學(xué)家們想象得牢不可摧，它的防火墻不僅有漏洞，而且還有與身體免疫系統(tǒng)更多的“互動”通道。