血脑屏障(blood-brain barrier, BBB)是存在于中枢神经系统(CNS)和血液循环系统之间的一种动态界面，严格调控血-脑间的物质运输，为神经功能的实现提供稳定的内环境。BBB 通过紧密连接(TJs)等结构为CNS构建了完整的生理性屏障，在保护CNS免受各种有害物质损伤的同时，也成为CNS相关疾病治疗药物不得不面对的壁垒，许多药物因无法通过血脑屏障达到有效剂量而被淘汰。
BBB的组成
1.脑微血管内皮细胞(BMECs)
脑微血管内皮细胞(brain microvascular endothelial cells, BMECs)是位于脑血管内腔膜表面的单层扁平细胞，具有复杂的紧密连接和高密度的线粒体，缺少跨膜转运的质膜小泡(plasma vesicle)，胞质膜缺少细胞孔，但含有多种特殊蛋白，如碱性磷酸酶、γ-谷氨酸转肽酶、精转蛋白、转铁蛋白受体等，细胞质有均匀的厚度，无窗，胞饮活力强。BMECs调控血液和脑实质间物质交换，不仅感知血液中的炎性因子、微循环中激素水平、血流压力变化等信息，还针对这些信息分泌多种活性物质产生调节反应。由脑微血管内皮细胞形成的内皮细胞层，严格控制着小分子通道，将脑组织与血液隔开，限制药物和外源性物质进入大脑，内皮细胞层独有的受体模式和运输系统不仅促进重要营养素和激素的摄取，还通过活化泵调节脑内的离子浓度、代谢产物和外源物质。
2.周细胞
周细胞亦称血管平滑肌细胞、腔壁细胞、肌成纤维细胞，是毛细血管收缩的承担者，参与脑部止血和自我调节，具有收缩、免疫、迁移及干细胞潜能等功能。主要定植于微血管基膜周边，通过紧密连接和内皮细胞相连，并与内皮细胞共用基膜，周围覆盖22%～32%的微血管，通过调控微循环参与完整血脑屏障的维持或生理病理条件下微血管的再生作用。周细胞能特异性下调内皮细胞膜穿孔和渗透性相关基因的表达，调控蛋白编码以诱导星形胶质细胞终足极化，增强其与内皮接触。干细胞潜能促使其分化成内皮细胞和胶质细胞，并促进内皮细胞紧密连接形成，维持血脑屏障的稳定性。此外，周细胞可以调节某些miRNA、长链非编码RNA而影响血脑屏障功能。
3.星形胶质细胞
星形胶质细胞是脑中含量最丰富的神经胶质细胞，突起末端形成膨大的终足，覆盖在BMECs的基底外侧面，与BMECs紧密连接，保证正常的神经元功能和脑血流量的控制，自身及其产生的活性物质与血脑屏障其它细胞或分子相互作用，促进蛋白聚糖合成，诱导血脑屏障功能。星形胶质细胞还可以和神经元的突触相互联系，成为神经元与血管之间的桥梁，通过响应神经活动的变化来调节周细胞或血管内皮细胞的功能，进而调节血管收缩/舒张和BBB的通透性，如其产生的血管内皮生长因子受体能高效调节脑微血管内皮细胞功能，改变血脑屏障通透性，与星形胶质细胞密切相关Wnt/hedgehog信号通路调控血脑屏障形成和紧密连接完整性，维持血脑屏障的正常功能。
4.基底膜
基底膜是脑微血管内皮细胞外由Ⅳ型胶原、层连蛋白(LN)、内肌动蛋白、纤维连接蛋白(FN)以及一些精蛋白等组成的一层连续性膜结构，星形胶质细胞、周细胞及BMEC都参与构成基底膜。基底膜具有定位细胞和为脑部固有细胞之间提供联系的作用，BMEC外面的基底膜由血管基底膜与神经上皮基底膜融合而成，故比其他部位的基底膜厚，基底膜的破坏会影响内皮细胞间紧密连接蛋白的表达，造成血脑屏障通透性增加。
5.紧密连接(TJ)
紧密连接主要由跨膜蛋白、胞质附着蛋白和细胞骨架蛋白组成。跨膜蛋白由咬合蛋白(Occludin)、闭合蛋白(Claudin)和连接黏附分子(Junctional adhesive molecule，JAM)三种膜蛋白组成。胞质附着蛋白由三种闭合小环蛋白组成，属于膜结合鸟苷酸环化酶激活蛋白家族。最重要的细胞骨架蛋白是纤维状肌动蛋白F-actin。TJ通过严格限制BMEC及外周血之间物质的流动性以维持中枢神经系统内环境的稳定性，其通过延长上皮与BMEC间隙间的顶端区域发挥以下两方面的作用：①作为一种“拉链”结构，有效地分开细胞膜的顶部和底部，从而造成细胞膜上成分的不均匀分布；②作为一种“栅栏”结构，限制细胞间的通透性。
