血-脑脊液屏障和血-脑屏障
脑室和蛛网膜下隙中充满脑脊液（cerebrospinal fluid）。正常成年人的脑脊液量约150mL，其中近2/3是由脑室脉络丛上皮细胞分泌而成，另外1/3则由室管膜细胞分泌和软脑膜血管及脑毛细血管滤过产生。脑脊液生成后，则由侧脑室经第三脑室、导水管、第四脑室进入蛛网膜下隙，然后由蛛网膜绒毛吸收入硬脑膜静脉窦的血液中，完成脑脊液的循环（图1-10）。
血-脑屏障（blood-brain barrier）取决于脑内毛细血管的内皮细胞的专门化特性，由于细胞通透性远远不及供应外周器官的毛细血管内皮细胞，所以蛋白质、离子及亲水性分子不能通过，亲脂性分子（如酒精）和气体则可以通过。组成血-脑屏障的另一种成分是脉络丛，特化的内皮细胞围绕脉络丛毛细血管并分泌脑脊液。
脑脊液的主要功能是在脑、脊髓和颅腔、椎管之间起着缓冲作用，有保护脑和脊髓的意义。当头部受到外力打击时，因脑脊液的缓冲可减小脑部发生震荡或移位的程度。同时，由于脑组织浸浴于脑脊液之中，对脑产生一定的浮力，使脑组织重量减轻到仅有50g左右，从而减轻脑组织对颅底部神经和血管的压迫。另外，脑脊液是连接脑和脊髓神经组织与血液之间物质交换的媒介。
脑脊液的成分与血浆的成分不同。脑脊液中蛋白质含量极微，葡萄糖含量以及K+、HCO-3和Ca2+的浓度也较血浆少，但Na+和Mg2+的浓度则较血浆高。这表明脑脊液的形成不是简单的血浆滤过，而是主动转运过程。一些大分子物质较难从血液进入脑脊液，很可能在血液与脑脊液之间存在某种特殊的屏障，因而称为血-脑脊液屏障（blood-cerebrospinal fluid barrier）。这一屏障的组织学基础是无孔的毛细血管壁和脉络丛细胞中运输各种物质的特殊载体系统（图1-11）。
血液与脑组织之间也存在类似的屏障，限制物质在血液和脑组织之间的自由交换，故称为血-脑屏障。脂溶性物质如CO2、O2、某些麻醉剂及乙醇等，很容易通过血-脑屏障。对于不同的水溶性物质来说，其通透性并不一定与其分子的大小有关。例如，葡萄糖和氨基酸的通透性较高，而甘露醇、蔗糖和许多离子的通透性则很低，甚至不能通透，这说明脑内毛细血管处的物质交换与体内其他部位的毛细血管是不同的，有许多主动的转运过程。在电子显微镜下可见，脑内大多数毛细血管表面都被星形胶质细胞伸出的突起（血管周足）所包围。由此推测，毛细血管内的血液与神经元之间进行物质交换时，都要通过神经胶质细胞中介。因而认为，毛细血管内皮细胞、内皮下基膜和星形胶质细胞的血管周足等结构可能是血-脑屏障的结构基础。另外，毛细血管壁对各种物质的特殊的通透性也与这种屏障作用有重要的关系。
图1-10 脑脊液循环及蛛网膜下隙(https://www.daowen.com)
图1-11 脑脊液的分布及其与较大血管和脑周围结构的关系
分子自由扩散通过内皮细胞层，这一细胞层沿脉络丛毛细血管排列，而这些毛细血管未紧密连接。然而，它们却被分泌脑脊液的脉络丛上皮细胞间的紧密连接所限制。在脑脊液总的液体与诸如室管膜上皮细胞、胶质细胞和神经元等不同细胞层之间，并不存在屏障。沿脑毛细血管排列的内皮细胞以环状连接而联合在一起。这阻止了分子自由地从血液扩散进入脑组织或从脑组织进入血液（图1-12）。
血-脑脊液屏障和血-脑屏障对于保持脑组织内环境理化因素的相对稳定，防止血液中有害物质侵入脑组织具有重要意义。在脑组织缺氧、损伤以及脑瘤所在部位，毛细血管的通透性增高，可使平时不易通过血脑屏障的物质进入病变部位，并导致脑脊液的理化性质、血清学和细胞学特性发生改变。临床上检查脑脊液标本，可对神经系统某些疾病的诊断提供参考依据。
在脑室系统，脑脊液和脑组织之间为室管膜所分隔;在脑的表面，脑脊液和脑组织之间为软脑膜所分隔。室管膜和软脑膜的通透性都很高，脑脊液中的物质很容易通过它们进入脑组织。临床上，为使那些不易透过血脑屏障的药物较快进入脑组织，可将药物直接注入脑脊液内。
图1-12 参与血液、脑脊液和细胞间液之间物质交换的细胞