4.3.4　血流动力学与血脑屏障

（1）大脑组织的力学微环境

大脑作为人体最柔软的组织，有着特殊的生物力学微环境。生理状态下，颅内压维持在0.05～0.1 kPa，咳嗽或打喷嚏时颅内压急剧升高至0.3～0.5 kPa。大脑中的循环血流产生流体切应力（FSS），FSS作用于血管内皮，并传递到脑毛细血管周围的神经元和胶质细胞。FSS在动脉循环中的范围为10～70 dyn/cm2，在毛细血管循环中为2.8～95.5 dyn/cm2，在脑血管网毛细血管中的FSS为5～23 dyn/cm2。有证据表明，毛细血管中的FSS促进了血管内皮细胞向BBB表型的分化，有利于BBB维持结构和功能的完整；而系统性血管疾病或脑旁路移植引起的高切应力将导致屏障破坏。另有研究结果表明生理性FSS抑制炎症信号传导并激活稳定血管的通路，而过低或过高的FSS激活炎症通路并抑制稳定通路。

（2）生理条件下流体切应力对血脑屏障的保护作用(https://www.daowen.com)

生理性FSS可通过改善脑微血管内皮细胞的紧密性和严格控制物质向脑微循环的交换来增强BMECs屏障功能。人脑微血管内皮细胞（HBMECs）中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-6（IL-6）的破坏作用可通过生理剪应力（8 dyn/cm2）得到缓解。毛细血管样切应力水平（6.2 dyn/cm2）显著上调与紧密连接蛋白、黏附分子、药物转运蛋白和整合素基因表达有关。此外，毛细血管切应力（10～20 dyn/cm2）上调了原发性HBMEC中紧密连接蛋白（ZO-1，Claudin-5）和外排转运体（P-gp）的表达。

（3）病理条件下流体切应力对血脑屏障的破坏作用

血管搭桥手术能有效地恢复缺血大脑的血供，增加皮质低灌注区的血流量。然而，搭桥术后血流切应力和灌注压的急剧增加，脑缺血/再灌注的过程可能导致BBB破坏，进而引起血管水肿和颅内出血。升高的FSS损害BBB屏障功能，导致脑微血管内皮的结构和功能异常。研究表明高FSS（40 dyn/cm2）和脉动流下调紧密连接蛋白标记物的表达，将ZO-1转移到细胞质和细胞核，并降低P-gp的外排活性。ZO-1蛋白作为屏障表型丧失的快速触发因素，在暴露于非生理流后瞬间下调，随后Claudin-5下调。此外，近期研究结果提出缺血/再灌注在30～60 min内诱导早期BBB损伤，这是由BMEC中细微的细胞骨架重排引起的。