入侵大腦「防火牆」

19世紀末，德國免疫學家保羅·埃爾利希向老鼠的皮膚注入染色劑后，注意到了一個奇怪的現象：幾乎所有的器官都被染劑滲透了，在顯微鏡下，腎臟、肝臟以及心臟都呈現了清晰的藍紫色，為什麼只有腦部組織顏色沒有任何變化？

隨後，埃爾利希的學生重複了這個實驗。這次他們將染料注入進了腦髓，這時腦細胞被染成了藍色，而身體其他器官並沒有染色。這些實驗說明在大腦和身體組織之間應該有一層屏障，防止二者之間物質的滲透。這層屏障會是什麼呢？由於當時沒有人能找到這層屏障，只能推測血管是這層屏障。

直到20世紀60年代，藉助掃描式電子顯微鏡，科學家們才弄清楚了這層屏障到底是什麼。不像在其他組織的血管里，內皮細胞排列得有較大的縫隙。在大腦血管里，內皮細胞間銜接得非常緊密，形成了腦血管障壁，即血腦屏障。血腦屏障幾乎不讓任何物質通過，除了氧氣、二氧化碳和血糖，大部分的葯和蛋白質由於分子結構過大，一般無法通過，堪稱是大腦與身體之間的「防火牆」。

很久以來，人們認為大腦的這道防火牆非常堅固，由此導致大腦是唯一一個不跟免疫系統相連的身體器官。然而，越來越多的研究表明，這個觀點並不正確。

基因缺陷讓「牆」打開

經典韓劇《我腦中的橡皮擦》中，婚後美麗的女主記憶力開始急劇下降，她生活漸漸開始不能自理，忘掉回家的路，做不成一頓簡單的午餐，最終忘記掉她的丈夫和家人，失去所有的記憶，就像橡皮擦擦掉了她腦中所有的事情。這個女主角患的正是「阿爾茲海默症」（老年痴呆症）。

一般，老年痴呆症是由於β-澱粉樣蛋白積聚造成的，β-澱粉樣蛋白由細胞分泌，具有很強的神經毒性作用，沉積後會導致血管硬化，甚至容易破裂或形成血栓。然而，實際上，β-澱粉樣蛋白的集聚也可能跟血腦屏障被破壞有關。

在血腦屏障中，周細胞非常重要，是形成血腦屏障的最重要的一種細胞。周細胞還有調節毛細血管血流量、清除細胞碎屑的作用。不過，有一種基因能破壞這一細胞，這個基因就是APOE4，APOE4能引發周細胞的炎症反應，打開大腦屏障，進而引發大腦的神經毒素。由於周細胞攜帶的蛋白，是清除β-澱粉樣蛋白的主力軍，周細胞失去作用，大腦就越難擺脫β-澱粉樣蛋白。

細菌病毒能輕易入侵

喜愛貓咪的人往往會對貓咪又愛又怕，它們的萌萌的長相固然讓人喜歡，但它們可能攜帶的弓形蟲又會讓人敬而遠之。因為弓形蟲可以很容易地鑽入大腦，然而，它們又是如何突破專門攔截病毒細菌的血腦屏障的呢？

經過長期的研究發現，弓形蟲能感染大腦中位於血管內壁的內皮細胞，並在這些細胞內繁殖，然後繼續移動並侵入中樞神經系統。

除此之外，在HIV感染后的四個月內，艾滋病病毒也能入侵血腦屏障，進入大腦內部，造成大腦萎縮。而許多運動員因為輕微的頭部撞傷，都可能致命，一個原因是由於大腦的血腦屏障被毀壞，導致許多潛在的有害細胞和分子進入大腦。

無計可施的人類

雖然致命病毒入侵血腦屏障非常容易，但人工方法卻很難入侵血腦屏障。由於這一道防火牆攔截下了大多數治療腦部疾病的藥物。一些化療葯，最好的情況下，也只能滲透進20%，有效性並不高，所以人類一直很想打開血腦屏障。

現在的方法主要是穿刺、手術埋入，或者是向腦髓直接注射，然而這種強迫打開腦血屏障的方法，不僅手術風險很大，還會讓人疼痛難忍。

不過，現在科學家們找到了更簡單的「翻牆」方法。研究者們首先會將化療藥物通過微小氣泡注入到患者血液里，當這些氣泡藥物流到腦組織部位時，研究人員會藉助超聲波發射器，發射高強度聚焦超聲束射到這些微小的氣泡上，使它們振動，最終迫使血腦屏障的內皮細胞分開。這時化療藥物就能從間隙中穿過，到達腫瘤細胞附近。而且不用擔心，在大約12小時后，血腦屏障會逐漸關閉，恢復正常工作。在未來，這一治療方法還將可以用於對老年痴呆症、癲癇病的治療。

更多的連接

大腦實際上還與身體有更多的連接通道。比如，研究者發現，在脊髓損傷后，有一種叫做巨噬細胞的免疫細胞能幫忙修復相關的神經元。老鼠的T淋巴細胞缺乏后，沒法完成最基本的認知任務。然而這些免疫細胞無法越過血腦屏障，它們是怎麼進入大腦，影響神經元的呢？

2013年，研究者發現了大腦的另外一道「防火牆」——一脈絡叢。脈絡叢是將大腦與身體血液隔開的另一道屏障。研究發現，巨噬細胞正是通過這個防火牆進入大腦，這一過程由叫做γ干擾素的細胞因子控制。

除了脈絡叢，科學家們還發現了大腦也有淋巴管，跟身體免疫系統發生著「互動」。所以，大腦並不是像之前科學家們想象得牢不可摧，它的防火牆不僅有漏洞，而且還有與身體免疫系統更多的「互動」通道。