问题

白细胞可以穿过血脑屏障吗?

回答
白细胞能否穿过血脑屏障(BloodBrain Barrier, BBB),这个问题相当有意思,而且答案并不是简单的“能”或“不能”,它更像是一个动态且复杂的过程。要理解这一点,我们得先稍微扒一扒血脑屏障到底是个什么东西,以及白细胞这群“巡逻兵”在身体里的职责。

血脑屏障:不是一道轻易能闯的墙

想象一下,你的大脑是国家最重要的部门,保护得严严实实。血脑屏障就是这道最外围、也是最核心的防线。它不是由一层简单的细胞组成的墙,而是由一系列精密结构构成的屏障系统:

脑微血管内皮细胞(Brain Endothelial Cells): 这是最关键的组成部分。和身体其他地方的血管内皮细胞不同,脑微血管的内皮细胞之间有非常紧密的连接,叫做“紧密连接”(tight junctions)。你可以把这些紧密连接想象成一块块精确咬合的乐高积木,几乎不留下任何缝隙,极大地限制了物质的随意进出。
基底膜(Basement Membrane): 在这些内皮细胞外面,还有一层厚厚的基底膜,这层“垫子”提供了额外的支撑和过滤作用。
星形胶质细胞的足突(Astrocyte Endfeet): 大脑中还有一种叫做星形胶质细胞的细胞,它们的一部分末端(足突)紧密地包绕着血管,形成另一层保护。虽然它们不直接构成屏障,但它们在维持屏障的完整性和功能上起着至关重要的作用,比如调节营养物质的运输,甚至会影响紧密连接的形成。

白细胞:身体里的“消防员”和“警察”

白细胞,也就是我们常说的免疫细胞,它们在身体里扮演着至关重要的角色,相当于身体的“消防员”和“警察”。当有外来入侵者(比如细菌、病毒)或者身体内部出现问题(比如受伤、肿瘤)时,白细胞就会被“召唤”到现场,进行清除和修复。它们可以通过几种方式在组织间移动:

穿过血管壁(Diapedesis/Transmigration): 在身体其他部位,白细胞会通过一种叫做“溢出”(diapedesis)的过程穿过血管内皮细胞的缝隙到达组织。它们会暂时性地“挤”过这些缝隙,然后再重新组合结构。
在血管内巡逻: 很多时候,白细胞也会在血管内附着,然后顺着血流移动,寻找“目标”。

那么,白细胞到底能不能穿过血脑屏障呢?

现在我们把这两部分结合起来看。由于血脑屏障的“高密封性”,尤其是那些紧密连接,让白细胞的“随意闯入”变得非常困难。

在正常情况下(无炎症或感染):

绝大多数白细胞是被挡在门外的。 正常情况下,血脑屏障的设计就是为了保护大脑免受血液中可能存在的有害物质或免疫细胞的干扰。大脑需要一个相对稳定、无菌的环境来维持其精密的神经功能。因此,在没有特殊信号的情况下,大部分白细胞,尤其是中性粒细胞这样的“急性反应部队”,是很难直接穿过完整血脑屏障的。

但是,事情总有“特殊情况”,尤其是在大脑遇到麻烦的时候:

炎症和感染是“开门钥匙”。 当大脑发生炎症、感染(比如脑膜炎、脑炎),或者出现神经退行性疾病(如阿尔茨海默病、多发性硬化症)时,情况就不同了。在这个时候,血脑屏障的“封闭性”会被打破,或者说会被“调整”。
信号的传递: 受损的脑组织或病原体会释放一系列的化学信号(细胞因子、趋化因子等)。这些信号会作用于血脑屏障的内皮细胞,促使它们发生一系列变化。
内皮细胞的变化: 例如,内皮细胞会增加一些粘附分子(adhesion molecules)的表达。你可以把这些粘附分子想象成门上的“把手”,白细胞可以“抓住”它们,从而更好地附着在血管壁上。
紧密连接的重塑: 更重要的是,一些信号会作用于紧密连接,使得这些连接的“咬合度”暂时性地降低,产生微小的通路。
白细胞的“特种部队”行动: 此时,特定类型的白细胞,主要是淋巴细胞(如T细胞、B细胞)和单核细胞(它们可以分化成巨噬细胞),能够利用这些信号和微小的通路,通过“溢出”的方式,穿过内皮细胞,进入大脑组织。
淋巴细胞: 它们通常通过与内皮细胞表面的粘附分子结合,然后“挤”过细胞间隙。
单核细胞: 它们在血脑屏障被激活时,也能被吸引进入大脑,在那里分化成巨噬细胞,帮助清除病原体或受损细胞。
血脑屏障的“通透性增加”: 整个过程可以看作是血脑屏障的“通透性暂时性增加”,但它仍然是有选择性的,而不是像普通血管那样完全开放。

一些病毒也会利用白细胞作为“载体”。 有些病毒,比如HIV,它们可以通过感染白细胞(尤其是T细胞和巨噬细胞),然后利用这些被感染的白细胞作为“车辆”,穿越血脑屏障进入大脑。这是一种非常隐蔽的入侵方式。

总结一下:

在健康、无炎症的大脑中,绝大多数白细胞很难穿过血脑屏障。这是大脑精密保护机制的一部分。

然而,在大脑发生炎症、感染或损伤的情况下,血脑屏障的通透性会被动态地、有选择性地改变。在这种状态下,特定的白细胞(如淋巴细胞和单核细胞)可以通过一种受调控的过程穿过血脑屏障,进入大脑以抵御感染或清除损伤。一些病毒甚至会“搭便车”,利用白细胞来穿越屏障。

所以,白细胞能不能穿过血脑屏障,答案是“可以,但通常是在特殊情况下,且过程受到严格调控。” 它更像是一种“按需启用”的特权,而不是畅通无阻的通行证。理解这一点,也能帮助我们明白为什么很多神经系统疾病的治疗会涉及到如何“靶向”或“调控”进入大脑的免疫细胞。

网友意见

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在许多情况下可以。白细胞穿过血脑屏障是多发性硬化症等脑部疾病早期的典型症状之一。

白细胞可以通过多种途径进入中枢神经系统:

一、从微血管迁移到脑实质的血管周围间隙。

  • 脑实质,灰质和白质。

二、通过脉络丛迁移到脑脊液中。

  • 脉络丛是脑室中由软脑膜及其上反复分支的血管和室管膜上皮共同构成的丛状结构,是产生脑脊液的主要结构。

三、通过软脑膜表面的毛细血管后微静脉迁移到蛛网膜下腔和血管周围间隙。

  • 脑膜由三层膜组成,与脑脊液一起包围并保护大脑和脊髓。软脑膜是脑膜的最内层。

四、从室管膜下血管通过室管膜进入脑室。

  • 室管膜是构成脑室和脊髓中央管内衬的上皮组织。室管膜细胞是神经胶质细胞,参与脑脊液分泌和神经再生。

一些病毒可以感染外周血中的白细胞(例如单核细胞、巨噬细胞),跟随这些白细胞穿越血脑屏障、入侵中枢神经系统。这似乎是免疫缺陷病毒穿越血脑屏障的主要机制。

血脑屏障有三层结构:从血管向外看,第一层是紧密排列的微血管内皮细胞,第二层是嵌有周细胞的基底膜,第三层是星形胶质细胞的终足。血脑屏障可以被病原体和多种细胞因子破坏而增加通透性。肝功能衰竭、癫痫、脑水肿等疾病也会增加血脑屏障的通透性。穿过血脑屏障的病原体或免疫细胞会进一步破坏其完整性,让后续进入变得更容易。

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