1. 概要: 血液脳関門とは
2. 血液脳関門を透過できるもの、できないもの

概要: 血液脳関門とは

血液脳関門 blood brain barrierは、脳および脊髄にある組織液 (脳脊髄液、cerebrospinal fluid, CSF) と血液の間の物質交換を制限する 物理的障壁 である。血管内皮細胞の間隔が極めて狭いことで生じている。

BBB を通過することのできる物質は限られており、脳および脊髄の恒常性は厳密に維持されている。

下の図 (3) のように、血液 と脳の間が仕切られているというイメージである。ときどき、首のあたりにフィルターがあるようなイメージをもっている人がいるが、これは正しくない。脳の中を走っている血管は BBB の外側であり、たとえば実験で脳をサンプリングしたときに血管がふくまれていれば、BBB を通過できない物質も検出される。

血液脳関門は、脳室周囲器官 (脳下垂体 pituitary など)には存在しない。これは、これらの組織が分泌するホルモンなどの物質を全身に運ぶ必要があるためと考えられている。

BBB の重要な構成要素は、血管を取り巻く上皮細胞 endothelial cells である (1)。他の組織の上皮細胞と違い、タイトジャンクション tight junction で結合しており、透過性が非常に低い。

血液脳関門を透過できるもの、できないもの

一般に、疎水性の高い物質は拡散によって 細胞膜 を透過できる。一方、疎水性の低い物質は トランスポーター の作用によって BBB を透過する。したがって、「疎水性の低いものが選択的に透過する」というのが原則である。

ただし、疎水性が高すぎる物質 (脂肪酸 など) はそのままでは 血液 にも溶けないので、アルブミンと結合した状態で存在する。このアルブミンが BBB を透過できないため、疎水性が高すぎても BBB は透過できない。

BBB の機能が正常かどうかは、CSF と血液のアルブミン比で評価できる (1)。CSF アルブミン量/血液アルブミン量 < 8 x 10^-3 の場合、正常と判断される。

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References

1. Koch et al. 2001a. Characterization of four lipoprotein classes in human cerebrospinal fluid. J Lipid Res 42, 1143-1151.
2. Obermeier et al. 2013a (Review). Development, maintenance and disruption of the blood-brain barrier. Nat Med 19, 1584-1596.
3. Wong et al. 2013a (Review). The blood-brain barrier: an engineering perspective. Front Neuroeng 6, Article 7.