病原體四伏的生活中，人體如何保衛自己？
在我們的日常環境裡，處處充滿肉眼無法看見的病菌與異物，在舉手投足之間，就已經與成千上萬個細菌擦身而過。為了避免充斥在環境中的病菌或異物侵入，人體內建了各式各樣的防衛構造，以維持健康運作。
首先，是我們熟知的三大免疫防線，它們就是人體的戰鬥部隊，攻擊外來病原體的侵入。皮膚、分泌液、黏膜是第一道物理防線，宛如人體和免疫將士們的盾牌，抵擋外來病原體的入侵，白血球、巨噬細胞等免疫小兵則作為第二道防線，最後是超兇悍的免疫大將軍：B細胞與T細胞。
在日常起居中，我們的舉手投足、一言一行之間，早已和數以萬計的細菌和病原體打過招呼，甚至進入我們的人體裡。人體必須仰賴免疫系統的防線、三大保護屏障，才能維持人體的健康。（圖／Pixabay）
除了戰士一般的免疫系統，人體更擁有「三大屏障」，宛如堅固城牆，能抵擋外界異物的攻入。三大屏障包括胎盤屏障、腸道屏障與「血腦屏障」（或稱血腦障壁，blood–brain barrier，BBB），其中，血腦屏障最為複雜。
柔軟大腦的絕對防禦在這裡——「奈米控」的血腦屏障
腦是人類最重要的器官，不僅控制人體的行為活動，更主導了思考、感覺、語言等各種功能。然而，身為如此關鍵的器官，大腦的結構卻柔軟如豆腐，幸好大腦外面有堅硬的頭骨和三層腦膜保護，再加上血腦屏障進一步捍衛腦的安全，才能順利阻止外敵透過微血管的孔隙侵略大腦。
由於細胞和血液的物質交換主要在微血管進行，為了保護大腦和腦內的細胞，人體嚴格管控通行的物質，在腦和腦微血管之間築起了層層的血腦屏障，讓大腦固若金湯。兼具防禦和篩選功能的血腦屏障，主要由三層結構組成，從腦微血管的最內層到外層如下：
（1）第一層：由腦微血管最內層的細胞組成非常緊密的連接，細胞間的孔隙比一般微血管的更小，因此物質無法輕易通過腦微血管。
（2）第二層：在腦微血管最內層緊密連接細胞的外側，有一層完整的連續膜，緊密地包覆腦微血管，使得腦微血管的通透性更小，物質更難以穿越。
（3）第三層：腦微血管壁最外層被一種特殊的「星形膠質細胞」分支所包圍，不僅可維持腦微血管細胞更緊密連接，同時影響腦神經傳導物質的作用，調控神經傳導和腦內營養物質的代謝。
血腦屏障（BBB）有三層結構防衛，阻止外物進犯大腦。（圖／王淑卿提供）
在三層屏障的捍衛下，血腦屏障僅容許奈米級的小分子物質和特定養分進入大腦，大分子的物質幾乎無法通行。相對地，這種篩選機制雖然成功阻止了細菌與外物的進犯，卻也使高達95%～98%的藥物被拒於門外，難以有效到達腦部治療疾病，成為腦部醫療最艱鉅的挑戰之一。
如何攻破魔王關卡般的血腦屏障？
苦於血腦屏障的阻礙，過去醫療難以利用藥物治療腦癌，主要的傳統療法為「開顱手術」，直接將患者的頭骨切開以便切除患部。開顱手術是侵入式的手術治療，極有可能造成許多副作用，如肢體無力、癱瘓、人體協調失常、性格改變、語言理解或表達障礙、痙攣等，雖然大多會逐漸復原，但也可能產生許多後遺症，如長期昏迷、無法說話、癲癇、記憶力減退或喪失等。
當確診為腦癌時，除了開顱手術，也有可能需要配合化學藥物治療或物理放射性治療。然而，血腦屏障會阻隔大多數化學藥物，即使有化療藥物能夠穿透它，往往會讓多數的病人產生抗藥性，並伴隨許多副作用，如白血球、血紅素與血小板過低，噁心、嘔吐、虛弱、口腔潰瘍、食慾不振、落髮等。此外，物理放射治療也極易產生不適症狀，造成照射部位頭皮變紅、變黑、發癢、微腫、頭髮脫落等等。
由於血腦屏障阻擋了治療用藥物，傳統上多使用侵入性手術來醫治腦癌。（圖／Pixabay）
除了腦癌外，其他常見的腦部神經退化疾病，如阿茲海默症（俗稱失智症、老年痴呆症）、巴金森氏症、或肌萎縮性脊髓側索硬化症（俗稱漸凍人）等疾病，也都受制於血腦屏障的阻攔，無法有效使用藥物治療。
近年來，醫療技術蓬勃發展，面對銅牆鐵壁般的血腦屏障，學者發現，由於病毒與奈米物質是奈米級的小分子，比起一般的大分子藥物，它們比較容易通過血腦屏障，因此若能將對人體無害的病毒或奈米物質當作運載工具，再配合超音波的輔助，即可成功攜帶奈米藥物和具特定療效的基因穿越血腦屏障，有效治療腦部疾病。
對當今醫學界，突破血腦屏障的防禦已經不再是天方夜譚，當藥物和基因穿過大腦與微血管之間的層層障壁後，不僅可精準地針對腦癌進行治療，而且在輔助的超音波停止後，血腦屏障會自動復原，不會影響原有保護腦的功能，整個處理過程也會被專家即時監控，是治療大腦病症的一大福音，為腦部醫療帶來嶄新契機。
參考資料:
1. 布魯伊利特/ Brouillette, Monique (2016)。穿越腦中屏障(張薰文，譯)。科學人雜誌，137，14-14。
2. K Fan, X Jia, M Zhou, K Wang, J Conde, J He, J Tian, X Yan（2018）. Ferritin nanocarrier traverses the blood brain barrier and kills glioma. Acs Nano, 12 (5), 4105-4115.
