ความเป็น "ตัวกั้น" นี้มาจากการเลือกให้ผ่านของไทต์ จังก์ชัน ที่อยู่ระหว่างเซลล์เนื้อเยื่อบุโพรงต่าง ๆ ในหลอดเลือดของระบบประสาทกลาง ซึ่งจำกัดการผ่านของสารละลาย[1]คือ ที่จุดต่อระหว่างเลือดกับสมอง จะมีเซลล์เนื้อเยื่อบุโพรงที่ยึดอยู่ด้วยกันอาศัยไทต์จังก์ชัน ซึ่งก็ประกอบด้วยหน่วยย่อย ๆ บ่อยครั้งเป็นไดเมอร์ (dimer) ซึ่งเป็นโปรตีนผ่านเยื่อ (transmembrane protein) เช่น occludin, claudins, junctional adhesion molecule (JAM) หรือ ESAM[4]โปรตีนแต่ละอย่างเช่นนี้จะยึดฝังอยู่กับเซลล์เนื้อเยื่อบุโพรงด้วยคอมเพลกซ์โปรตีนอีกอย่างหนึ่ง รวมทั้ง ZO-1 และโปรตีนที่เกี่ยวข้องกันอื่น ๆ[4]ตัวกั้นจะประกอบด้วยเซลล์มีความหนาแน่นสูงที่จำกัดการผ่านเข้าของสารต่าง ๆ จากเลือด โดยจำกัดมากยิ่งกว่าเซลล์เนื้อเยื่อบุโพรงในหลอดเลือดฝอยส่วนอื่น ๆ ของร่างกาย[5]ส่วนยื่นของแอสโทรไซต์ที่เรียกว่า astrocytic feet (หรือ glia limitans) จะล้อมเซลล์เยื่อบุโพรงของ BBB โดยเป็นตัวหล่อเลี้ยงทางชีวเคมีของเซลล์[6]BBB นั้นต่างกับตัวกั้นระหว่างเลือดกับน้ำสมองร่วมไขสันหลัง (blood-cerebrospinal fluid barrier) ซึ่งเป็นหน้าที่ของ choroidal cell ใน choroid plexus และต่างกับตัวกั้นระหว่างเลือดกับจอประสาทตา (blood-retinal barrier) แม้ทั้งหมดต่างก็เป็นตัวกั้น[7]

มีบริเวณสมองมนุษย์หลายเขตที่ไม่ได้อยู่ด้านสมองของตัวกั้น ตัวอย่างรวมทั้ง circumventricular organs, เพดานของโพรงสมองที่สามและที่สี่, หลอดเลือดฝอยในต่อมไพเนียลที่เพดานของ diencephalon และต่อมไพเนียลเองเพราะต่อมไพเนียลหลั่งฮอร์โมนเมลาโทนิน "เข้าไปในระบบไหลเวียนโดยตรง"[8]ดังนั้นตัวกั้นจึงไม่มีผลต่อเมลาโทนิน[9]

พัฒนาการ

ดั้งเดิมแล้ว งานทดลองในคริสต์ทศวรรษ 1920 ดูเหมือนจะแสดง (อย่างผิด ๆ) ว่า BBB ยังเจริญไม่เต็มที่ในเด็กเกิดใหม่ซึ่งเป็นความผิดพลาดเนื่องกับวิธีการ คือน้ำที่ทดลองฉีดเข้าเส้นเลือดมีความดันออสโมซิสสูงเกินจนกระทั่งหลอดเลือดฝอยที่เปราะบางของเด็กเสียหายเป็นบางส่วนแต่งานทดลองต่อ ๆ มาซึ่งลดปริมาณน้ำที่ฉีดก็ได้แสดงว่า ตัวบ่งชี้ที่วัดจริง ๆ ไม่สามารถผ่าน BBB แม้ของเด็กได้คือได้รายงานว่า สารธรรมชาติต่าง ๆ เช่น albumin, α-1-fetoprotein หรือ transferrin ในพลาสมาที่เข้มข้นขึ้นตรวจสอบไม่พบนอกเซลล์ภายในสมองของเด็กเกิดใหม่อนึ่ง โปรตีนขนส่งคือ transporter P-glycoprotein ก็มีอยู่ในเนื้อเยื่อบุโพรง (เอนโดทีเลียม) ของสัตว์ตัวอ่อนแล้ว[10]

การวัดการดูดซึมนำเข้าเนื้อเยื่อสมองซึ่งสารต่าง ๆ รวมทั้ง acetamide, antipyrine, benzyl alcohol, butanol, กาเฟอีน, cytosine, เฟนิโทอิน, เอทานอล, เอทิลีนไกลคอล, เฮโรอีน, mannitol, เมทานอล, phenobarbital, propylene glycol, ไทโอยูเรีย และยูเรียในกระต่ายเกิดใหม่ซึ่งให้ยาชาเทียบกับกระต่ายโตแล้วแสดงว่า เนื้อเยื่อบุโพรงของลูกกระต่ายและกระต่ายโตแล้วทำงานคล้าย ๆ กันในเรื่องการให้ซึมผ่านได้ซึ่งอำนวยโดยลิพิด[11]ข้อมูลนี้ยืนยันว่า ไม่มีความแตกต่างในการเลือกให้ผ่านของ BBB ระหว่างสัตว์เกิดใหม่กับสัตว์ที่โตแล้วคือไม่พบความแตกต่างการนำเข้ากลูโคส กรดอะมิโน กรดอินทรีย์ พิวรีน นิวคลีโอไซด์ หรือ choline ของเนื้อเยื่อสมองระหว่างกระต่ายที่โตแล้วกับลูกกระต่าย[11]การทดลองเหล่านี้แสดงว่า BBB ของสัตว์เกิดใหม่มีคุณสมบัติจำกัดการให้ผ่านเหมือนกับสัตว์ที่โตแล้วเทียบกับข้อเสนอว่าสัตว์วัยเยาว์ยังมีตัวกั้นที่ไม่โตเต็มที่ งานศึกษาหล่านี้แสดงว่า BBB ที่เลือกให้ผ่านทำงานได้ดีแล้วตั้งแต่เกิด