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Vol.34，Issue 3
February，2009
第 34 卷第 3 期
2009 年 2 月
石菖蒲对血脑屏障超微结构及通透性的影响
胡 园 1，袁 默 2，刘 屏 1*，穆丽华 1，王 虹 1
（1. 解放军总医院 临床药理药学研究室，北京 100853；
2. 第二炮兵总医院 药剂科，北京 100088）
[摘要] 目的：研究石菖蒲对大鼠血脑屏障超微结构及通透性的影响，证实其“醒脑开窍”之药理作用。方法：用电镜
观察大鼠大脑皮层血脑屏障的超微结构在给药前后的变化，测定伊文思蓝 (EB) 的含量，并采用 HPLC 测定石菖蒲对中枢神
经系统药苯妥英钠在脑内的蓄积程度的影响。结果：石菖蒲可以影响大鼠血脑屏障的超微结构，使内皮细胞之间的紧密连接
松弛；同时，增加伊文思蓝透过血脑屏障的含量，促进中枢神经系统药苯妥英钠在脑内的蓄积，即增加血脑屏障的通透性。
结论：说明石菖蒲能够提高血脑屏障通透性，具有醒脑开窍的药理作用。
[关键词] 血脑屏障；超微结构；通透性；开窍

血脑屏障( blood brain barrier ，BBB)作为中枢
神经系统和血液的分界面，发挥着非常重要的生理
功能，生理状态下，BBB 能保持脑内环境的相对稳
定[1]；而病理情况下，血脑屏障却是阻止药物通透
入脑的重大障碍，影响许多治疗性药物进入脑组
织，如颅内神经系统药物的治疗、肿瘤的化学药物
治疗、抗癫痫药物治疗等，这些药物因为不能达到
有效的药物治疗浓度而影响疗效。
石 菖 蒲 系 天 南 星 科 植 物 石 菖 蒲 Acorus
tatarinowii Schott. 的干燥根茎，味辛，性微温，入
心、肝、脾经，具有化湿和胃、开窍豁痰、醒神益
智之功效。临床上被广泛应用于癫痫、痰厥、热病
神昏、健忘、中风失语、耳鸣、老年性痴呆等病症，
提示石菖蒲既有定志宁神之功，又有通关复苏益智
健脑之效，是为数不多的治疗脑病的良药。已有报
道表明榄香素、β-细辛醚、α-细辛醚等能透过大鼠
血脑屏障发挥直接作用，揭示了石菖蒲对中枢神经
作用的物质基础[2] 。但是菖蒲可逆性开启 BBB，
作为“佐使药”协助其他药物(如顺铂、苯妥英钠等)
透过 BBB 的影响国内外未见报道。本实验观察大
鼠血脑屏障给药前后超微结构的变化，及石菖蒲协
同其他药物入脑（如伊文思蓝、苯妥英钠）实验证

[收稿日期] 2008-09-20
[基金项目] 国家中医药管理局基金课题（zyy05-0001）
[通信作者] *刘屏，博士生导师，从事临床药理药学研究；Tel：
(010)66936678，Fax：(010)88270160,Email：liuping126@126.com
明其开启血脑屏障的作用。
1 材料
1.1 药材
石菖蒲为天南星科植物石菖蒲 A. tatarinowii
Schott 的干燥根茎，购自解放军总医院中药房，并
由中药房鉴定。北京绿野药业有限公司，批号
05072501。
1.2 动物
SD 大鼠 16 只，雄性，体重(200±50) g，购自
军 事 医 学 科 学 院 动 物 中 心 ， 合 格 证 号
SCXK(军)2002-001。昆明小鼠 64 只，体重( 20±
5) g，购自军事医学科学院实验动物中心，合格证
号 SCXK(军) 2002-001，实验前禁食 12 h。
1.3 仪器和试剂
JEM-1200EX 型透射电镜(日本 JEOL 公司)；
Beckman-DU640 紫外分光光度计(美国 Beckman 公
司)；HITACHI L-2000 series HPLC(日本日立公司)，
配备 L-2130 四元梯度泵（Quaternary Pump），L-2200
自动进样器（Autosampler），L-2450 二极管阵列检
测器（Diode Array Detector）；Agilent XDB-C18(4.6
mm×250 mm，5 μm) ；丙酮、戊二醛、 Na2HPO4
（北京化学试剂公司）；伊文思蓝（EB），石蜡油
（Sigma 公司分装）；苯妥英钠对照品（中国药品生
物制品检定所）；乙腈（美国 Fisher 公司）。
2 方法
2.1 水煎法提取石菖蒲挥发油、水煎液机总药液


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取石菖蒲 773.2 g，加 10 倍量水，按《中国药
典》2005 年版一部附录挥发油提取法甲法，提取
30 h，收集挥发油 12.2 g( 提取率为 1.5%)，弃去药
渣，浓缩水煎液至 1 g·mL-1，全方则是挥发油和水
煎液按比例混合得到。
2.2 电镜标本的制备 随机分为空白组，挥发油
组，水煎液组，石菖蒲总药组（石菖蒲挥发油和水
煎液按提取比例混合），每组 4 只，灌胃 5 d，剂量
为 8.1 g·kg-1，末次给药 30 min 后，心脏灌注生理盐
水和 2.5 %戊二醛至大脑僵硬，断头取脑，冰浴中切
下同一部位的大脑皮层，放入 2.5％戊二醛固定液中
固定，用锋利刀片切成 1 mm×1 mm×1 mm 小块，
常规制作超薄切片，片厚 60 nm，铅铀双重染色后透
射电镜下观察。
2.3 伊文思蓝含量测定 伊文思蓝用生理盐水稀
释成 2%溶液，使用前测定其标准曲线以备应用。
32 只昆明小鼠分为 4 组，每组 8 只，分别灌服蒸馏
水、石菖蒲水煎液、挥发油、总药 4 d，给药剂量
为 11.7 g·kg-1，于末次给药 4 h后尾静脉注射 2％EB，
4 h 后断头取大脑，剥离软脑膜，立即称湿重（M）
后加 4 mL 匀浆液匀浆，放置 24 h，3 000 r·min-1 离
心 10 min，取上清夜约 3 mL 用紫外分光光度计在
619 nm 处检测其 A。
2.4 苯妥英钠含量测定 分别灌服挥发油、去油水
煎液、总药，给药剂量为 11.7 g·kg-1，空白组灌服
同体积水，末次给药 30 min 后腹腔注射苯妥英钠
140 mg·kg-1，于 4 h 后处死取脑组织，称湿重。将
取出的脑组织用生理盐水洗去血迹,滤纸吸干,剥离
脑膜血管后取两侧大脑皮层处组织，按脑组织-生理
盐水 1∶1.5 匀浆， 2 000 r·min-1 离心 10 min，取上
清液按上清夜-乙腈 1∶1 涡漩 1 min 混匀沉蛋白，
5 000 r·min-1离心 1 min，上清液用 0.45 μm 微孔滤
膜过滤进样。
2.5 数据统计 用 ±x s 表示，采用方差分析的统
计方法，比较石菖蒲各部分对小鼠大脑组织内 EB
和苯妥英纳含量的影响是否具有统计学意义。
3 结果
3.1 大鼠脑组织超微结构改变
电镜下观察大鼠脑组织超微结构，发现正常组
大鼠血脑屏障的超微结构：毛细血管管腔规则、内
皮细胞厚度适中，内皮细胞间有紧密连接；毛细血
管基膜薄而均匀；基膜外有星形胶质细胞足板围
绕，其胞质染色均匀，含少量线粒体和粗面内质网。
给服石菖蒲各部分后 BBB 发生改变，毛细血管内
皮细胞厚薄不等，细胞间紧密连接疏松，胞质内吞
饮小泡明显增多，毛细血管管腔不规则，基膜尚完
整（图 1）。

1. 正常组；2. 石菖蒲挥发油组；3. 石菖蒲水煎液组；4. 石菖蒲总药组。
图1 各组大脑皮层标本BBB改变的透射电镜图（×2万）

3.2 小鼠血脑屏障通透性改变 根据尾静脉注射
EB 后的吸光值计算出脑内 EB 含量，统计分析得石
菖蒲水煎液、挥发油和总药与空白组相比较都能显
著增加脑内伊文思蓝的含量，其中挥发油提取物的
效果优于水提物。4 h 石菖蒲各部分均显著增加苯
妥英钠在脑组织中的含量（P<0.01），其中以总药的
效果最好，证明了石菖蒲总药有较强的开启血脑屏
障的效用（表 1）。
表 1 给服石菖蒲总药及各部分对伊文思蓝和苯妥英钠
的影响（ ±x s，n=??） μg·kg-1
组别 脑内 EB 苯妥英钠
空白 5.22±0.38 2.07±0.12
水煎液 6.03±0.581) 5.38±0.882)
挥发油 5.91±0.501) 4.72±1.022)
总药 6.19±1.022) 6.07±0.852)

4 结论
BBB 主要包括 3 层结构：血管内皮细胞、基
底膜和星形细胞终足。血管内皮细胞的细胞膜缺乏
窗孔结构，胞饮作用微弱，依靠紧密连接( tight
junction ,TJ ) 构成一个连续密封的网，通常只允许
某些相对分子质量小于 2 000 的物质经过紧密连接


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处入脑，是保持 BBB 完整性及大分子物质经内皮
细胞间转运的屏障[3]。
正常大鼠的大脑皮层电镜切片显示血脑屏障
是由脑毛细血管内皮细胞及包绕在内皮细胞外的
基板、周细胞和星形胶质细胞突起的脚板构成，给
服石菖蒲后血脑屏障超微结构发生改变，内皮细胞
壁变薄，局部有缺损，基膜外星形胶质细胞及其足
板出现水肿，结构模糊。可见，石菖蒲对血脑屏障
的结构有一定影响，内皮细胞之间的紧密连接松
弛，导致 BBB 通透性的增加。BBB 通透性增高在
许多中枢神经系统疾病发生中起着相当大的作
用[4-5]，但石菖蒲作用后细胞结构基本完整，提示本
条件下所促 BBB 开放作用不会引起脑的病理性损
害，其深入作用及机制尚需进一步研究。
正常大鼠的大脑皮层电镜切片显示血脑屏障
是由脑毛细血管内皮细胞及包绕在内皮细胞外的
基板、周细胞和星形胶质细胞突起的脚板构成，给
服石菖蒲后血脑屏障超微结构发生改变，内皮细胞
壁变薄，局部有缺损，基膜外星形胶质细胞及其足
板出现水肿，结构模糊。可见，石菖蒲对血脑屏障
的结构有一定影响，内皮细胞之间的紧密连接松
弛，导致 BBB 通透性的增加。BBB 通透性增高在
许多中枢神经系统疾病发生中起着相当大的作
用[4-5]，但石菖蒲作用后细胞结构基本完整，提示本
条件下所促 BBB 开放作用不会引起脑的病理性损
害，其深入作用及机制尚需进一步研究。
中药石菖蒲与冰片、薄荷脑等都属于传统的芳
香开窍，本实验石菖蒲中能显著增加血脑屏障的通
透性，提高脑组织中的抗癫痫药苯妥英钠含量，以
挥发油和水提取物按比例混合后的总药效果为佳。
这些都与中药学中所说开窍药具有“独行则势弱，
佐使则有功”和“芳香走窜，引药上行”之功不谋
而合。石菖蒲作为“佐使药”促进某些药物透过 BBB
“引药入脑”的具体作用机制和靶点尚不清楚。研
究中发现，石菖蒲可升高大鼠下丘脑 5-羟色胺
(5-hydroxyt ryptamine，5-HT) 的含量，推断其可能
通过升高动物下丘脑 5-HT 含量介导 BBB 开
放[6-7]，这对于解释石菖蒲等传统芳香开窍中药的中
枢作用机制具有重要意义，为研究石菖蒲与其他药
物配伍开发新药提供技术平台和动物实验数据。
[参考文献]
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Cell Mol Neurobiol，2000，20 (1)：57.
[2] 唐洪梅，李 锐. 石菖蒲透过大鼠血脑屏障的化学成分分析[J].
中医药研究. 2002，18 (1)：40.
[3] 王 琦，任东青，邝 芳. 脉冲式电磁辐射对大鼠血脑屏障影响
的量效关系[J]. 疾病控制杂志，2003，7 (5)：401.
[4] Preston E，Foster D O. Evidence for pore-like opening of blood brain
barrier following forebrain ischemia in rats [J]. Brain Res，1997，
761(1)：4.
[5] Hamnn G F，Okada Y，Fitridge R，et al. Microvascular basal lamin
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Stroke，1995，26(11)：2120.
[6] Yuan Z，Zhang J P，Liu Y F，et al. The relationship between P-gt and
borneol2induced physical opening of blood-brain barrier[J]. Tianjin J
Tradit Chin Med，2006，40(3)：261.
[7] Elsinga P H，Hendrinkse，Harry，et al. PET studies on P-glycoprotein
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of drug within the CNS[J] . Curr Pharm Des，2004，10 (1)：1493.


Effect of Acorus tatarinowii schott on ultrastructure and permeability
of blood-brain barrier

HU Yuan1，YUAN Mo2，LIU Ping1*，MU Lihua1，WANG Hong1
(1. Depertment of Clinical Pharmacology and Pharmacy，Chinese PLA General Hospital，Beijing 100853，China；
2. General Hospital of Second Artiuery Corps，Beijing 100088，China)

[Abstract] Objective: To explore the influence of Acorus tatarinowii schott on ultrastructure and permeability of BBB.
Method： The ultrastructure and permeability of BBB on rats with A. tatarinowii by electron microscope were observed. The
even′s blue (EB) and sodium phenytoin in brain was determined by UV and HPLC-MS. Result：After give A. tatarinowii，tight
junctions of the endothelial cell opened in cotex，and the concentration of EB and sodium phenytoin in brain are significant increased.
Conclusion：A. tatarinowii can increase the permeability of BBB，and show its‘Kaiqiao’effect.
[Key words] blood-brain barrier；ultrastructure；permeability；Kaiqiao
[责任编辑 刘 ]