中枢神经系统（CNS）是一个较“密闭”而有其自身内态平衡的系统。维持这种特征的主要结构是血脑屏障（BBB）。血脑屏障主要是由中枢神经系统内特殊毛细血管内皮细胞及其紧密连接，尚包括基底膜及包围在毛细血管周围的小胶质细胞和星形胶质细胞的终足所构成，从生理的角度上看，血脑屏障不仅可以看作血-脑之间物质交换的限制系统，防止血中有害物质侵入，维护中枢神经系统的正常生理功能的活动，而且也是对营养物质选择性运转、代谢产物排出过程和植物功能体液性调节的中介系统。亦可把血脑屏障理解为血与中枢神经之间的调节界面。

血脑屏障的核心解剖结构是由血管内皮细胞构成的脑血管结构，相对于其他组织，血脑屏障中的内皮细胞具有其独特的特征。在内皮细胞之间，有联系它们的紧密连接，这些紧密连接限制了各种物质通过内皮细胞层进行的细胞转运及跨细胞转运的过程。物质通过血脑屏障要经过一系列的特异性转运体调节，从而使营养物质进入大脑并从中排除潜在的毒性物质。血脑屏障存在于中枢神经系统所有水平的血管结构中，包括穿通动脉、小动脉、毛细血管床、毛细血管后静脉、引流小静脉和静脉窦。星形细胞、周细胞及细胞外基质成分对血脑屏障提供结构和功能的支持。

早在1885年Ehrlich用酸性染料甲酚蓝（coeruleins），注入动物静脉后，发现全身各器官均被染色，但脑不出现蓝染。1900年LeWan-Dowsky和1909年Goldmann先后也证实了这一实验，从静脉注入铁氰化钠或锥虫蓝，也发现脑和脊髓未被染色。1913年Golamann在Ehrlich的指导下，用活性染料锥虫蓝（trypan blue）进行脑的实验研究，当把锥虫蓝由静脉注入后，除脑以外，全身各器官均被蓝染，而将染料直接注入脑室时，脑组织也呈蓝染，但是染料不能进入血管使其他器官染色。根据这一特殊发现，Golamann正式提出在血-脑间存在着某种屏障作用，并推断这一屏障的解剖部位即在脑毛细血管。这一重要科学假说在当时有限的实验条件下，未能加以证实。1921年Stern正式提出了血脑屏障的概念。

1933年Walter等根据溴化物或其他药物在血液、脑脊液和脑组织中的分布不同，推断血与脑之间的通透性屏障有三种：①血-脑屏障（BBB），由脑毛细血管壁与软膜-胶质膜组成；②血-脑脊液屏障（BLB），位于脉络丛和软膜；③脑脊液-脑屏障（LBB），位于脑表面的软膜和脑室的室管膜。使血脑屏障的概念渐趋明确。

随着科学技术的迅速发展，特别是CT、磁共振显像、核素、电子显微镜和放射免疫生化技术的发展和应用，观察了血脑屏障的形态学基础，认为血与脑的物质交换，在血脑屏障内直接进行，肯定了血脑屏障是一个独立系统。屏障是一个广义的概念，许多学者根据BBB的解剖位置和功能，又将其分为血-脑屏障、血-脑脊液屏障、脑-脑脊液屏障、脑-脑瘤屏障和脑脊液-淋巴屏障等，就形态结构来说，观点是比较一致的。

脑毛细血管内皮细胞及其间的紧密连接是血-脑屏障的基本结构。用电镜观察到，脑毛细血管与其他器官的毛细血管不同，其内皮细胞相互衔接，没有可见的裂隙，在一定程度上相互重叠。有时还可以观察到一个内皮细胞环绕毛细血管内腔一周，内皮细胞相互对靠，形成连接复合物。用冷冻断裂法研究紧密连接（TJ），见呈现一连续不断的吻合脊（anastomosing ridge）完全环绕在邻近内皮细胞的边缘部。内皮细胞内含线粒体、内质网和高尔基器等细胞器。正常情况下，脑毛细血管的胞质内罕见饮液小泡。内皮细胞底面是一薄而连续的基底膜，两者之间有一狭小间隙。基底膜主要起支持作用，防止由于静脉压和渗透压改变引起毛细血管变形。胶质细胞足板的真正作用不明，可能与基底膜合成和钾离子运输有关（图2-4-1）。

脑毛细血管极多，排列起来面积可达240cm ²。在电镜下，脑毛细血管内皮细胞几乎均以紧密连接形式排列（图2-4-2），细胞与细胞间的连接处没有空隙（fenestrate），犹如“焊条”状存在。紧密连接是内皮细胞间的重要结合方式，它与脑毛细血管内皮细胞共同组成血脑间物质交换的第一道屏障。通过以下实验证明，由静脉注入锥虫蓝、铁蛋白、微过氧化物酶或镧等示踪剂时，这些示踪物都不能透过脑的毛细血管间的紧密连接而滞留于血管腔内；而上述示踪剂直接注入脑脊液中时，可见这些示踪物扩散到毛细血管内皮细胞间隙后部，并受阻于紧密连接处。1967年Reese和Brightman用辣根过氧化物酶（HRP分子量为4.3万道尔顿）示踪，与上述结果基本相同，进一步证实了内皮细胞间紧密连接是血脑屏障的重要结构基础（图2-4-2、图2-4-3）。

脑脊液的蛋白含量大约是脑浆的0.4%，说明血脑屏障能有效地阻止蛋白分子进入脑内。在毛细血管内皮细胞中可见到直径约700埃（A，1A=10 ^-10m）的小囊泡称胞饮小泡。这种小泡的含量较肌内的毛细血管内皮细胞中要少，而且吸收和排泄较慢。毛细血管内皮细胞中胞饮小泡数量比肌内少得多，胞饮作用比较缓慢，能通过这一方式转运的物质为数很少，大大地限制了大分子物质进入中枢神经系统的概率。

目前认为，在85%的脑毛细血管周围均有星形细胞树突的附着，而星形细胞能分泌一种体液因素，促使毛细血管内皮细胞之间的紧密连接和使胞饮作用减弱。由于脑毛细血管内皮细胞连接无间隙，从血液到脑组织间隙的大分子物质交换，主要依赖于胞饮作用来完成，因此，脑毛细血管内皮细胞的两层细胞膜即是血脑屏障最基本的解剖结构。

脑外毛细血管内皮细胞中含有类似平滑肌的肌纤维蛋白成分，当受到组胺刺激时，这些蛋白便促使内皮细胞收缩，而使细胞间隙增宽，最后导致毛细血管通透性增加，可透过大分子物质。正常脑毛细血管内皮细胞相对稳定，对组胺、5-羟色胺、去甲肾上腺素等刺激并不引起通透性改变，大分子物质不能通过，这可能主要是由于脑毛细血管内皮细胞缺少收缩蛋白，不能使细胞收缩所致。

在整个中枢神经系统毛细血管内皮细胞也并非全部是紧密连接的。在脑的某些特殊区域呈网络状，连接比较疏松。允许蛋白质分子通过，产生生理效应和药理作用。这些特殊区包括位于延髓闩部的两侧呈“V”形的极后区（area postremae）、下丘脑部的正中隆起（median eminence）。后联合下器官（subcommissural organ）。松果体、神经垂体、脉络丛等部位。在这些部位的神经元和血液自动地进行物质交换，如正中隆起部位的血管内细胞，允许间质液中的促甲状腺释放因子、黄体酮释放因子、抗利尿激素等直接进入血液循环。这些血脑屏障薄弱部位对神经的内分泌的调节具有重要作用。

脑毛细血管内皮细胞底面是一薄而连续的基底膜，是由微纤维组成的网状支架，系网眼内充满无定形的细胞间质（amorphous matrix）的网状基膜，包绕于脑毛细血管内皮细胞之外，厚约200~500埃的连续层。基膜主要起支持作用，防止由静脉压和渗透压改变引起毛细血管变形。当用胶原酶破坏基膜胶原后，脑脊液中的羟脯氨酸浓度升高，提示基膜有屏障作用。在基膜上发现有核苷磷酸酶（nucleoside phosphatase）、非特异性胆碱酯酶的活性，可起酶屏障的作用，也支持基膜有屏障功能的观点，故可把基膜当作血脑间的第二道屏障。

神经胶质细胞，特别是星形胶质细胞和少突胶质细胞终足，像喇叭口一样的“脚板”，附着在毛细血管的外壁，包绕着基膜，形成一层胶质膜。胶质膜之间只有20~30埃的间隙，能限制有关物质进入脑组织。动物实验发现，如仅脑的毛细血管本身受损害，胶质膜完整，则注入活性染料，通过毛细血管后壁，在胶质膜处受阻。只有胶质膜同时受损，活性染料才能进入脑组织。神经胶质膜不仅有机械的屏障作用，也有主动运转功能。通过它可以使血-脑间进行物质交换。所以有人认为神经胶质膜是血-脑间物质交换的“中转站”或通道。

神经细胞的内外膜厚约75~100埃，它有双层磷脂镶嵌着各种蛋白质形成的生物膜。有选择性通透作用和主动运转物质和信息传递的功能。可视为最后一道血-脑屏障。在电镜下可以观察到神经细胞膜可让脂溶性物质通过，阻挡非脂溶性物质。在神经细胞膜上镶着各种蛋白质，可穿过磷脂层，而且还可以在细胞膜上移动，从而构成对某些分子和离子经过的通道，这些蛋白质通道空间形态的改变，可使细胞膜对特定分子和离子的通透性增加或减少。

周细胞被包埋在毛细血管基膜内，伸出较长的突起，包绕毛细血管。脑内毛细血管周细胞的来源和功能至今不清。它在早胚阶段就与内皮共存，因此可能分化于神经外胚层、脑膜甚至内皮。血脑屏障的周细胞表达出某些特殊的蛋白质作用，而在外周血管周细胞中则未发现。实验表明，周细胞在内皮中生长发育，其作用是维持脑毛细血管的完整性，参与内皮细胞转运和吞噬过程。故认为周细胞在血脑屏障中可能有特殊的功能。

脑内血管周小胶质细胞与周细胞位置相似，常将两者混为一谈，实则为两种不同的细胞。血管周小胶质细胞可能与脑实质中小胶质细胞不同，前者起源于骨髓，有吞噬细胞的性质，在血管和神经网络间起重要作用。

星形细胞终足膜与脑毛细血管内皮细胞仅一层基膜相隔，周细胞与小胶质细胞位于两者之间，但每一个脑毛细血管内皮细胞均有与终足膜直接接触处。终足膜的形成与血脑屏障的形成，几乎是同时的。现认为星形胶质细胞对血-脑屏障的发生具有诱导作用。实验证明，星形胶质细胞是血脑屏障发育和得以维持的重要条件。

血-脑脊液屏障的特点是该屏障系统没有神经胶质膜。因此，血和脑脊液之间的物质交换迅速。此屏障的解剖位置是由脉络丛上皮细胞以紧密连接方式形成。脉络丛是珊瑚状绒毛结构，其表面是单层立方上皮细胞，细胞的绒毛面与脑脊液接触，基底连脉络丛基膜，在基膜中有丰富的毛细血管。将过氧酶注入血液后，可透过脉络丛的毛细血管，进入基质的缔结组织中，并扩散到脉络丛上皮细胞间隙，但不能透过绒毛细胞间的顶端“紧密连接处”，因此不能进入脑脊液。可见脉络丛上皮细胞及其顶端“紧密连接处”是由血到脑脊液的屏障。

脉络丛接受肾上腺素能神经纤维和乙酰胆碱能神经支配，前者兴奋时脑脊液减少，后者兴奋时脑脊液增加。1983年Mccomb认为，脑脊液的形成并不完全是被动的，其步骤可能是血浆经脉络丛毛细血管内皮细胞滤过，然后到达绒毛上皮细胞下缔结组织间隙，继之上皮细胞Na-K-ATP酶将钠离子泵入脑室，水分顺着渗透压梯度也转移到脑室。

脉络丛还有主动运转的酶系统，能将过剩的阴离子、糖、青霉素等排出脑脊液，以保持脑脊液成分的稳定。

位于脑表面的软脑膜与室管膜。脑分泌的一些物质，如内啡肽、血管加压素等可在脑脊液中检出，说明脑通过一定途径将其产生物释放于脑脊液。有作者研究脑积水CT检查资料，发现围绕脑室周围脑实质密度降低，水分增多。1980年Marmarou等分析脑水肿原因时，认为脑组织水分和静水压调节失调或脑脊液产生速率及压力增高时，均能引起脑水肿。这可能影响脑脊液-脑屏障有关。

1984年Front等通过研究脑和脑肿瘤的超微结构，认为此屏障的位置可能在肿瘤新生毛细血管内皮细胞所形成紧密连接（TJ）处。因此，脑肿瘤化疗前了解脑-脑肿瘤屏障的特性，能够帮助选择最佳化疗药物。

癌症的淋巴转移多，但脑的恶性肿瘤向颅外转移很少，1982年Younmans根据“土壤理论”（soil theory），认为颅外组织结构缺乏颅内肿瘤生长的条件。但是，1963年Glasaur等曾收集到89例颅内肿瘤发生颅外转移的病例。这种颅外转移究竟是通过血液，还是经淋巴系统，对此研究不多。1984年Love等用猫做实验，探讨颅内压变化和颈淋巴干淋巴液流动之间的关系。认为淋巴干中的淋巴液与脑脊液相沟通是经过脑神经鞘膜间隙。根据作者研究结果可以设想，颅内肿瘤发生颅外转移机会少，除其他因素外，是否脑脊液-淋巴屏障也起一定作用，这一推测需要更多的研究来证实。

血脑屏障对分子量大于4万道尔顿的物质有限制通透作用，但对于离子和水等小分子物质是可以通透的。物质是由血液进入神经细胞的。每100ml血浆中含由6~7g蛋白质，蛋白质分子表面有许多类型的基因，有极性（包括正、负极）和非极性的。各类血浆蛋白均能吸附或与一些物质结合，因此，许多活性物质呈结合状态而存在。结合状态的物质，即本身就是小分子物质，只要与大的蛋白质分子结合，不管它是脂溶性还是水溶性，均不能通过血脑屏障。如正常红细胞的破坏或衰老死亡、分解而产生的胆红素，因与血浆蛋白呈结合状态而不能通过血脑屏障进入脑内，只有少数未结合的高脂溶性胆红素，能透过血脑屏障进入脑内；在高胆红素血症时，血清未结合的自由胆红素增高，有限的血清蛋白结合不了大量的胆红素，因此，游离胆红素增多，透过血脑屏障进入脑内，造成抑制脑的氧化磷酸化过程，新生儿的高胆红素血症，游离胆红素能通过血脑屏障进入脑组织，并沉积于神经元而发生黄疸的神经症状，造成纹状体变性。又如99%的甲状腺素在血浆中呈结合状存在，仅1%以游离状态存在，因此，能通过血脑屏障而起激素作用的不到1%。由此可知，凡能抑制甲状腺素与蛋白结合的物质，均能提高甲状腺素进入脑组织和提高其发挥激素作用的能力。

所有化学物质大体上均可分为水溶性和脂溶性两大类。物质的水溶性和脂溶性依赖于该物质的化学结构，取决于这些物质分解后与水分子形成氢键的能力。水是氢和氧所组成的极性物质，靠近氢端带正电荷，氧端带负电荷，任何水溶性物质，当溶解于水后，不管带正电荷或负电荷，均能与水牢固结合，不易通过血脑屏障。与水分子中氢键的结合能力越强，溶解于水的能力也越强。与此相反，脂溶性物质与水的结合能力很低，易于通过血脑屏障。研究证明，脑毛细血管内皮细胞间的“紧密接合”处，有带负电荷的胶质，这对离子的透过有一定的选择性阻挡作用。因此，带正电荷和无电荷的物质比带负电荷的物质较易通过血脑屏障，如锥虫蓝因带负电荷，故不易透过血脑屏障，而中性红则较易透过。因此，凡脂溶性物质易于通过血脑屏障，而水溶性物质则难易通过。如青霉素钠、钾盐是水溶性而不易通过血脑屏障。苯巴比妥有更强的脂溶性而易于通过血脑屏障，所以有较强和较快的镇静作用。自由扩散的离子[Na ⁺]、[Cl ^-]、[H ⁺]及[ ]，相对不能通过血脑屏障，而水和二氧化碳都易通过。因此脑内的pH值水平只能反映CO ₂水平，不能反映血液中的pH值水平。

组织化学的研究表明，在脑毛细血管内皮细胞中，存在着ATP酶、乳酸脱氢酶、单胺氧化酶、碱性磷化酶、酸性磷化酶和γ-谷胱甘肽酶等一系列独特的酶系统。这些酶系统能阻止某些物质的通过，构成一道酶屏障。如外围和中枢的单胺类物质分属两个系统，一般情况下均不能通过血脑屏障，因脑内毛细血管内皮细胞中存有单胺氧化酶阻止了这些物质的通过，只有当使用单胺氧化酶抑制剂时，血液和脑内的单胺类物质才能通过血脑屏障。临床上在用5-HT、多巴胺和组胺等时，只有在单胺氧化酶被抑制下才能通过血脑屏障而发挥作用，影响神经功能。对于中枢神经系统的抑制性递质γ-氨酪酸也是如此。脑毛细血管内皮细胞中的γ-氨基丁酸、α-酮戊二酸氢酶及琥珀酸半醛脱氢酶，使α-氨基丁酸转化为琥珀酸而失活，不能通过正常的血脑屏障。以上说明，血脑屏障中酶屏障的存在保证了中枢神经系统，特别是脑内神经递质浓度的相对稳定性。

血脑屏障另一个重要功能是通过许多专一性很强的载体系统，将小分子物质，如葡萄糖、氨基酸及离子等运入脑细胞内。脑毛细血管内皮细胞脂质膜的内在性镶嵌蛋白（integral protein）是形成载体的结构基础。载体的转运过程与上述酶系统关系密切，事实上载体转运系统也是在酶的作用下完成的。目前已证实的载体有：己糖载体、中性氨基酸载体、碱性氨基酸载体、羟基载体、嘌呤化合物载体等。各个载体对糖或氨基酸均有一定的专一性。例如L-葡萄糖与载体结合能力差，而D-葡萄糖则专一性强；L-氨基酸载体的专一性比D-氨基酸载体强，所以D-葡萄糖和L-氨基酸易透过血脑屏障，L-葡萄糖和D-氨基酸不易透过血脑屏障。现举例如下：

是脑代谢和膜转运最重要的部分，葡萄糖在脑内转运过程，是从血液到组织间液再转运到脑细胞内，它是顺浓度梯度转运的，其浓度梯度分别为6mmol/L和4mmol/L。这一过程受磷酸己糖激酶的调控。

己糖载体转运各种己糖的速度各不相同，其速度依次为α-脱氧-D葡萄糖>3-甲氧基-D-葡萄糖>甘露醇>D-半乳糖>D-果糖和L-葡萄糖。葡萄糖透过血脑屏障的速度是每克脑组织每分钟1.92微摩尔（μmol）。但是戊糖与一些类似糖类物质有竞争性抑制作用。

可分为中性氨基酸载体和碱性氨基酸载体，它们是运送与大脑蛋白质合成、能量代谢及神经调节密切相关的氨基酸的主要途径。大脑对氨基酸的摄取有严格的选择性，它们进入大脑的速度差别很大。例如苯丙氨酸、亮氨酸、酪氨酸、异亮氨酸、色氨酸、蛋氨酸及组氨酸等和葡萄糖一样易于进入脑内；丙氨酸、脯氨酸、谷氨酸、门冬氨酸及γ-酪氨酸却很难进入脑内。赖氨酸、静氨酸、苏氨酸及丝氨酸等介于两组之间。有关研究表明，凡是必需的氨基酸以及儿茶酚胺、吲哚胺的前体的氨基酸均很容易进入脑内，凡是能在脑内糖代谢中产生、合成和能作为神经递质的氨基酸均难通过血脑屏障。

主要指转运丙酮酸、乳酸和酮体之类的载体。正常情况下，这些酸性物质99%以离子状态存在于血液中，当血液pH值改变时，乳酸、丙酮酸和酮体的屏障功能就发生改变。如血液pH值降低时，脑对乳酸的摄取量增加；脑缺氧时，组织内乳酸大量堆积，血脑屏障中的乳酸载体饱和，因而脑组织排除乳酸能力受阻，组织酸中毒加重，严重地影响中枢神经系统的功能。

这一类载体对嘌呤核苷的转运是专一性的，它对腺嘌呤、鸟嘌呤和次黄嘌呤具有不同亲合力和运送能力。这些嘌呤入脑后，参与一些物质的合成，保障脑的功能正常运行。

上述载体转运是血脑屏障特有功能，对保证脑功能与维持脑内环境稳定具有极为重要的作用。

血脑屏障不仅是机械性的保护性屏障，选择性阻挡某些物质进入脑内，而且也有主动转运许多内、外源性物质透过血脑屏障的功能。故主动转运也是物质通过细胞膜的一条主要途径。细胞膜的主动转运可调节脑内钾离子和氨基酸等物质的浓度，维持脑内环境稳定。这种功能既与脑毛细血管内皮细胞的酶活动有关，也与脉络丛的分泌有关。例如，脉络丛分泌脑脊液增加时，脉络丛的离子转运就增加；当脉络丛的离子被抑制时，脑脊液的分泌就减少。另外，脉络丛在分泌脑脊液的同时，还主动地将某些物质泵回血液。例如，在脑室注入碘剂造影后，碘剂很快由脑脊液被转运入血液，而且当血液中碘剂的浓度高于脑脊液2倍时，仍能继续转运。这有利于从脑脊液中消除毒物。现知血脑屏障所在之处，均有活跃的离子泵活动，它可向内输送营养物质入脑，也可向外将脑的代谢产物运输转入血液，可见主动转运与脑脊液分泌过程的相互关系，这也是血脑屏障的主要生理功能之一。

中枢神经系统疾病的发生、病变的发展，同血脑屏障功能改变有相当密切的关系，尤以屏障的通透性改变为突出。血脑屏障损坏引起的主要病理改变是脑水肿，而且成为基本临床表现的基础，但由于原发病的病因及病变性质的差别，有不甚相同的发病机制，故临床病理则各具特点。分别概述如下。

临床中最常见。常由脑梗死、脑肿瘤、脑损伤、颅内炎症和铅中毒引起，主要表现为病灶区血脑屏障的损害，脑毛细血管内皮细胞肿胀，紧密连接处松开，血浆滤液溢出，大分子的糖（分子量50 000），血浆白蛋白（分子量69 000）均可通过。因而使组织间液增加和脑脊液中蛋白质含量增加。该水肿的特点是：水肿以白质为主，灰质细胞容积增加，白质细胞外间隙扩大；细胞成分以星形细胞的变化最突出，最早的病理改变是病变区毛细血管内皮细胞及其周围的星形细胞足突，水肿组织中的水、钠和氯离子含量增多，钾离子无变化或降低，水肿液含一定量的白蛋白和球蛋白，类似血浆过滤液。例如脑梗死时，由于缺血引起脑细胞坏死，脑组织的pH值降低和梗死区周围组织水肿，这种水肿在梗死后的1~3天最为严重，4~5天通透性增高，而且可以延续20天之久。亚急性或慢性铅中毒的患者有脑水肿、癫痫和狂躁等临床症状，此时脑血管内皮细胞改变先于神经元及胶质细胞的改变，即血脑屏障损伤较早。

常见于心跳骤停，脑缺血缺氧、中毒等，主要是脑组织能量代谢障碍和脂类游离基反应，使生物细胞膜的动态构型破坏，膜的运输功能发生故障，导致水和电解质代谢紊乱而出现脑水肿。其特点是水肿部位随病因不同而不同，病理改变可限于某一种细胞成分。某些亚细胞结构，由于钠泵作用的消失，不能将钠离子排除细胞外，由于钠离子的增加，大量水进入细胞内，使所有细胞包括神经元、神经胶质和内皮细胞均肿胀。此时细胞外液减少，但脑毛细血管内皮细胞的通透性无明显改变，因脑脊液中蛋白质含量并不增加。这种水肿发生的很快，只需几秒。

实验及临床观察发现，急性水中毒、抗利尿激素分泌综合征等出现血浆低钠。低渗透压时均可引起脑水肿。糖尿病酸中毒治疗过程中伴发脑水肿，同样是由于血浆渗透压急骤变化所致。此类水肿是由于渗透压变化所引起的，故称为渗透压性脑水肿。水肿的发生常与血浆渗透压降低的速度有关，急速降低者易出现，其特点是灰白质均有水肿，但以白质明显，无特异性的病理形态改变，细胞外间隙不扩大，水肿液主要聚积于胶质细胞，水肿组织的钠离子稍有降低。

系由脑脊液吸收障碍引起脑室内积水，继发性地引起水向脑细胞间流动，又称脑积水性脑水肿。主要是由于脑室表面结构和通透性改变，部分脑脊液溢出脑室，挤入附近白质，且受脑室压力的影响。这是脑脊液脑屏障损害的结果，其特点是水肿主要部位在脑室周围白质，水肿液为脑脊液，由于液体静力压的作用使白质萎缩，其蛋白和脂类含量降低，故尽管白质含水量增加，但其容积反而减少。在这种水肿情况下，脑毛细血管通透性正常。

在颅脑损伤中，脑水肿是最常见的继发性病理改变，其机制主要是外伤的机械作用直接损害血脑屏障，脑血管急性功能麻痹，组织缺血缺氧，脑脊液循环障碍等。身体其他部位的严重外伤，有时也能引起血脑屏障的损害，如胸部挤压伤、爆炸冲击伤等可因胸腔压力骤然剧烈增高，大量血液突然猛烈地被挤到头颈部，毛细血管和小血管破裂，引起广泛点状出血和脑水肿。

外伤所致脑水肿的程度同颅脑损伤的性质、程度密切相关，其中出现的差异主要取决于血脑屏障损害、脑缺血缺氧发生时间先后和严重程度。急性颅脑损伤，脑表面见多数斑点状出血和软膜下渗出性出血，这与血管舒缩障碍和血管壁通透性增加有密切关系。脑挫裂伤由于损伤区的血脑屏障直接遭到破坏，引起严重脑水肿反应，挫伤周围有许多点状出血。由此产生局部肿胀压迫邻近正常脑组织，并首先损害毛细血管和小静脉，导致广泛的微循环障碍，使脑水肿的范围扩大。放射性 ³²P测定显示血脑屏障的通透性增加同颅脑损伤的程度相一致。但随脑部位的不同而有差异，临床表现随脑水肿的程度和范围而异，急性弥漫性水肿主要出现剧烈头痛、呕吐和意识障碍，甚至发生深昏迷和呼吸循环障碍；局灶性水肿常见于原发性损伤的脑组织及其周围，并加重对邻近脑组织的压迫，而出现局灶性症状和体征。必须指出脑外伤后长期存在症状的患者仍可有血脑屏障功能障碍，有人对伤后六个月以上的脑震荡综合征患者进行放射性溴检查，发现有明显后遗症者，显示血脑屏障通透性增加，且与症状严重程度有关。由此可见有脑外伤后遗症者，血脑屏障的功能障碍起着相当重要作用。

颅内肿瘤常见有血脑屏障的损害。放射性同位素检查显示肿瘤的毛细血管通透性增加，随着肿瘤恶性程度的增高而明显。电子显微镜观察发现，在肿瘤毛细血管内皮细胞的紧密连接变长且扩张，内皮细胞的胞饮增多，包绕毛细血管的胶质细胞足突的细胞间隙增大。在恶性肿瘤的毛细血管内皮细胞不规则及其细胞间隙稀疏等改变更明显，使血管功能障碍更为广泛，且有胶质细胞代谢紊乱，故血脑屏障的损害及脑水肿比良性肿瘤更为严重。随着肿瘤增大又可压迫周围组织及血管，引起缺血性坏死、水肿、血管内皮肿胀、破裂，血流自动调节障碍。此时肿瘤释放出抗原性物质，使脑毛细血管异常增生。有人观察听神经瘤的微细结构，发现毛细血管增多毛细血管内皮细胞有小孔，胞饮增多，认为这是肿瘤血管通透性增加的基础。并对听神经瘤的大小进行了对比，发现肿瘤大的血管增多明显。毛细血管内皮细胞的紧密连接是开放的，故脑脊液蛋白增高、变黄等更明显，可提示肿瘤大小的鉴别。

通常肿瘤引起的脑水肿，主要见于灰质深层和白质，以细胞外水肿为主，但星形细胞的胞突也肿胀，以血管附近尤为显著。临床表现随肿瘤的部位、性质和水肿的范围而定，除了颅内压增高外，有或无局灶性体征。良性肿瘤是逐渐缓慢增长，症状和体征出现较晚；恶性肿瘤生长快，症状和体征出现较早；转移性癌起病较急，很快可出现严重的颅内压增高、精神障碍，尤以多发性转移瘤更为显著。

各种细菌和病毒均可引起颅内和全身性感染，特别是急性传染病常伴有脑血管功能损伤和代谢性障碍，经常导致血脑屏障通透性增加而发生脑水肿。在感染性疾病中，有时脑水肿成为临床主要危险因素。

颅内感染特别是急性期，由于细菌和（或）毒素的直接作用，以及变态反应，可导致血脑屏障通透性增加，常发生弥漫性脑水肿。炎症性病变和脑水肿是产生临床症状的病理基础，因此可呈现一般感染和（或）中毒的症状，并出现脑膜和脑实质的症状和体征，也可有颅内压增高的表现，血及脑脊液由感染所致的炎症性改变等。细菌性感染，尤其是化脓性炎症，由于对血管的毒性作用大和机体的变态反应重，引起血脑屏障损伤严重，故临床病理改变更为突出。颅内慢性炎症，如肉芽肿、梗死灶形成者，其血脑屏障的改变以邻近病灶的脑组织为著，脑水肿较轻且多在病灶周围，临床主要表现是局灶症状，其后随病程的进展，才扩展至整个大脑半球，甚至全脑，或仅在脑脊液循环障碍出现后，才出现颅内压增高的表现。在化脓性脑膜炎阶段，临床上呈现一般感染症状，意识障碍和颅内压增高症状；其后病变局限形成脓肿，因脓肿增大，血脑屏障损害所致的脑水肿再加重，而呈现严重的颅内压增高症，如不及时治疗，可因发生脑疝。脓肿破入脑室或蛛网膜下腔而死亡。经腰穿注入酪蛋白、脑池注入甲状腺素等引起的无菌性脑膜炎，均发现有血脑屏障通透性增加。临床观察脉络丛室管膜炎，在急性期显示有脉络丛绒毛的毛细血管通透性改变，使脑脊液增加，形成脑积水和颅内压增高；在慢性期，见脉络丛上皮萎缩，细小动脉透明变性、血管壁硬化，使脑脊液减少，形成低颅压综合征性脑积水。由此可见颅内炎症均有血脑屏障功能障碍，成为临床病理改变的一个重要因素。

颅外的感染性疾病，尤其是全身性急性感染，也可由于血脑屏障的通透性增加而伴发脑水肿。在儿童更易发生，甚至有时急性呼吸道感染即可引起。临床表现在全身感染性疾病的中期或后期，患者突然病情恶化，出现意识障碍和颅内压增高，多无局灶体征。通常仅脑脊液压力升高，其余检查一般正常。通常称为中毒性脑病。实验证明注射白喉毒素、破伤风毒素、结核菌素等均可引起血脑屏障通透性增加，而导致脑水肿。此外，在疫苗接种后和变态反应中，有时也见发生脑水肿。动物实验证明，急性或慢性过敏性脑脊髓炎，均有血脑屏障的通透性增加的证据，如血管损伤、血管周围间隙增宽，有提示紧密连接开放的过氧化物酶反应产物等。由此也许可解释急性播散性脑脊髓炎有严重脑水肿和颅内压增高的临床征象。

各种脑血管病变如动脉硬化、血管畸形、脉管炎等，均有血脑屏障的组织异常，而动脉高血压、脑血管痉挛、脑血流减少、脑组织缺氧和代谢障碍，均可损害血脑屏障。但血脑屏障受损及伴发脑水肿的范围和程度，将随疾病的性质不同而有相当大的差异。

多有血管壁结构异常，并以脑动脉硬化为常见，在血压升高状态下而发病，在出血灶有血管壁的坏变，甚至破裂（多由微动脉瘤所致）。由于血肿压迫，出血灶周围有严重的血脑屏障损害，引起脑水肿和梗死。可能因出血刺激的反应和下丘脑的功能障碍，导致急速发展的广泛的血管通透性增高，故易形成弥漫性脑水肿。临床上多在发病数小时出现严重的意识障碍、颅内压增高、呼吸循环功能紊乱、胃肠道功能障碍，常因严重的全脑症状掩盖出血引起的局灶体征。

常见于脑血管畸形和动脉瘤的破裂，血液流入蛛网膜下腔，多数伴有脑水肿。脑皮层有多发斑状缺血性破坏灶，以病变血管的供血区最明显，白质呈广泛水肿。其发生机制主要是脑血管痉挛所致的严重血脑屏障功能障碍。临床上有严重的颅内压增高和脑膜刺激征，多有短时意识障碍，常伴兴奋躁动、谵妄等。有的病例在病程中发生晚发性血管痉挛，再度出现上述临床表现。

最常见的是脑动脉栓塞和血栓形成所致。实验证明，脑缺血缺氧损伤毛细血管内皮细胞。肥大细胞、血小板等，细胞膜释放组胺、5-HT、前列腺素而有毛细血管通透性增高；同时5-HT可有血管收缩引起静脉压升高，脑静脉回流障碍，故形成血源性脑水肿。另外，细胞膜结构改变和破裂释放出细胞毒性酶类，使循环减慢，血小板和红细胞凝集，星形细胞和神经元肿胀而无法保持膜功能活性；膜功能降低分解代谢（特别是糖原分解）增加，导致毛细血管内皮细胞通透性增高，故缺血区局限性水肿可发展成弥漫性水肿。由于闭塞血管的大小和闭塞程度及代偿供血和全脑血管反应的不同，缺血可呈局部性和广泛性。局部缺血水肿多限于病灶周围，程度较轻，临床表现主要是局灶体征，大多数无颅内压增高和意识障碍。广泛性缺血水肿，可导致颅内压增高至脑疝形成，临床上意识障碍较严重，持续时间也较长，有的常因此掩盖局部体征。在此两型的临床病理的发生中，血脑屏障的损害起重要作用，且同其发生障碍的范围和程度密切相关。

因血压过高突破了脑血流自动调节范围，脑组织血流灌注过多引起的脑水肿及弥漫性严重头痛、呕吐、意识障碍、精神错乱、昏迷、局灶性和（或）全身抽搐的临床症状。常有视网膜渗出、出血、视乳头水肿，几乎都有严重的视网膜小动脉痉挛。病理表现为弥漫性脑水肿，以白质为重。其机制是骤然升高的血压使脑血管过度的自身调节反应，引起强烈的小动脉痉挛和毛细血管血流减少，结果是毛细血管通透性增加及其血管破坏，导致脑水肿和点状出血。也有人指出是血管自动调节障碍，脑血管麻痹和扩张，高的静脉压传递至毛细血管和静脉床，使液体渗出进入脑实质所致。在颈动脉加压实验中，于鼠颈动脉加压32kPa（240mmHg），10秒后见锥虫蓝蛋白透入同侧脑组织。而在猫动脉加压32kPa（240mmHg）时，见到静脉注射的间羟胺入脑。高血压脑病的发病机制尚不完全明确，多数学者倾向于脑血管“自动调节机制崩溃”学说。正常人平均动脉压在60~120mmHg范围内，其脑血流量保持恒定状态。血压下降时脑血管扩张，血压升高时脑血管收缩，以维持相对恒定的脑血流量，自动调节是机体在血压突然变化时保护重要器官免受缺血损害。对高血压患者来说，由于血压在较长时间内缓慢升高，使小动脉壁发生适应性结构改变，即血管壁增厚，管腔狭窄，整个自动调节曲线右移，平均动脉压在120~160mmHg时，脑血流量仍能维持不变。当平均动脉压超越了自身调节能力时，原先收缩的血管反而扩张，造成脑组织血流灌注过多，液体漏出到血管周围导致脑水肿，出现相应的临床症状。除了血压的绝对数值之外，血压升高的速率对本病的发生也起决定性作用，如急性或新近发生的高血压，尽管舒张压未达到120mmHg，亦可引起。脑水肿发生部位多见于枕、顶叶，有时可累及脑干、小脑及间脑。根据“自动调节机制崩溃学说”，由于颅内动脉系统有来自颈上节丰富的交感神经分布，而椎基底动脉系统相对缺少交感神经，故当血压急剧升高时，交感神经的刺激可引起脑前部循环血管的收缩，起相对保护作用，以防止过度灌注，将压力转入较少交感神经支配的椎基底动脉系统，导致脑后部循环高灌注，造成血管源性脑水肿。

颅内静脉系统血栓形成是由多种原因所致的脑静脉回流受阻的一组血管疾病，包括颅内静脉窦和静脉血栓形成。颅内静脉窦血栓形成是一种少见的脑血管病，其病因复杂，主要分为感染性和非感染性。部分可合并出血，临床无特异性症状和体征，头痛是常见表现，其他可表现为神经功能缺损、意识障碍、癫痫发作等。如诊断不准确、治疗不及时，致残率和病死率很高。

另外，各种原因引起的脑脉管炎，如结节性多动脉炎、闭塞性血栓性脉管炎及糖尿病脉管炎等，均可有血脑屏障损害而出现脑水肿。

动物实验研究证明，急性和慢性一氧化碳中毒。硫化氢和氰化氢中毒，均有血脑屏障的通透性增加。铅、锰、汞等重金属可影响全身细胞的酶系统，尤以肝、肾和脑为明显。铅中毒性脑病的发病机制主要与血脑屏障损害有关，主要病变在小脑、纹状体、枕叶和下段脊髓。这些部位的结构对锥虫蓝、胶质二氧化钍及其他示踪剂的通透性增加，其血脑屏障被破坏的超微结构有毛细血管内皮细胞和星形细胞，星形细胞有足突性肿胀，内皮细胞间连接处间隙增宽，灰质和白质的细胞间隙加大。临床上可有颅内压增高、癫痫性惊厥、痴呆等表现。

能损害细胞膜的物质特别易损伤血脑屏障，如有机溶剂、眼镜蛇毒、表面活性剂（十二烷基硫酸盐、甘胆酸及脱氧胆酸盐）等作用于毛细血管的内皮细胞，血脑屏障的损害常是可逆的。高浓度硫基抑制剂（氧化汞及对氢汞苯甲酸）与膜上的硫基结合，使膜遭受破坏导致血脑屏障功能障碍，高渗氯化钠使毛细血管内皮细胞皱缩，紧密连接松散，从而发生可逆性的开放屏障。

大剂量X线或α-粒子照射对大脑细胞均有损害，在照射72小时后血脑屏障破坏，有严重的脑白质水肿，其中水和电解质的改变同冷冻损伤的脑水肿一样。以临床治疗剂量照射后1个月~5年，有血脑屏障功能改变，发生脑水肿和颅内压增高表现。电镜观察表明受照部位的毛细血管因基膜变薄而闭塞，血流量降到一定限度则出现缺血性坏死。此外，也可见到异常的毛细血管增生。神经组织的血管对放射线较敏感，对脑脊髓无损伤害的剂量可引起其血管的损伤。在小剂量放射中，血脑屏障的破坏血管损伤起重要作用。有人指出在放射性脑病中，病理观察发现主要是脑微血管内皮细胞损伤致通透性增加，以及血管内血栓形成，结果造成脑组织水肿、坏死等。

许多内脏器官有严重功能障碍时，可出现中枢神经系统的损害征象，其主要的条件是血脑屏障的功能障碍。

脑缺血缺氧主要是呼吸和循环障碍所致。实验和临床资料发现，各种原因所导致的休克，均有血脑屏障的改变，尤以中毒性和过敏性休克最明显。各种原因所致的窒息、心脏骤停、急性高原病、心肺功能不全等，均可引起脑缺氧，进而造成毛细血管通透性增加和代谢障碍，通常可导致弥漫性脑水肿。临床表现颅内压增高、意识障碍，很少有局灶性体征。在突然窒息、心脏骤停、急性高原病等的急性严重缺氧时，可引起急性广泛性脑水肿。临床特征为急速发生和迅速进行性发展。慢性心肺功能不全为慢性轻度缺氧，可发生缓慢进行的脑水肿，临床表现不明确。

严重肾功能衰竭可伴有中枢神经系统损害表现。尿毒症性脑病，则由于血脑屏障的通透性增加，使神经毒性有机酸入脑，引起临床症状，但可以经透析治疗而缓解。肝脏疾病可因解毒灭活功能受抑制，血氨、短链脂肪酸、芳香族氨基酸等有害因子透过血脑屏障，使脑组织循环代谢紊乱，钠泵因缺乏能源而趋衰竭，导致细胞内外钾和钠离子移位，大量水分子进入细胞而肿胀。由于肝功能衰竭伴发内毒素的损害，毛细血管内弥漫性凝血，加上低氧血症，均可使血流量减少，毛细血管内皮细胞肿胀，血管通透性增加，星形细胞肿胀。因此严重肝病，特别是暴发性肝衰竭时，可由于血脑屏障的功能障碍而出现严重脑水肿。

胆红素脑病（核黄疸）是胆红素损害细胞的结果，最常见的病变部位在苍白球、丘脑下核、黑质的网状带、小脑蚓部和脑干的某些灰质。实验和临床发现，这些部位对各种示踪剂的通透性增加，在新生儿核黄疸发现血脑屏障损害的超微结构异常，毛细血管内皮细胞和血管周围星形细胞的胞质破坏，基膜增宽，铁蛋白颗粒可自由通过等。在新生儿期核黄疸是由于胆红素超过血浆蛋白的结合能力，引起高胆红素血症，游离胆红素透过血脑屏障入脑所致。也有人认为低氧血症和高胆红素血症的联合作用是发病因素，因低血氧可使血脑屏障的通透性增加，易使胆红素入脑。很可能是低氧血症使血脑屏障的通透性增加，因而降低血脑屏障对毒性胆红素透入的阈值。另外，新生儿脑部的上述结构对胆红素毒性有更大的易伤性，肝损害、酶异常、血型不合等也是发病因素，对核黄疸的发生起一定作用。