在65岁以上的老龄人口中，阿耳茨海默氏病（Alzheimer′s disease；又称早老期痴呆）的发病率高达15%。其他一些脑疾，如帕金森氏病（Parkinson′s disease，又称震颤麻痹）。仅美国目前就有50万帕金森氏病患者）和可在1年内导致患者死亡的各种恶性脑肿瘤，也严重威胁着人们的生命健康。
然而，由于大多数化学药物都难以进入大脑和脊髓，因此长期以来这类脑疾在治疗上进展缓慢。我们知道，一种药物在到达大脑之前，大部分的化学成分已通过血液循环在体内代谢分解。口服或静脉注射的药物无法穿越血脑屏障。通常情况下，脑血管中的这道屏障使大多数化合物不能随血液循环进入大脑，反之亦然。因此，多年来医生们对付这类脑疾的唯一办法就是让患者大剂量地服药，这又导致病人身体的其他器官受到损害。
为解决上述问题，科学家正研究各种可使药物直接进入大脑的方法。在临床上，医生们已开始使用其中的两种方法，即植入式药泵（implantable pump）和塑性基质（plastic matrices），它们可向体内患部缓释药物。此外，研究人员还试图找到一种暂时打通血脑屏障的方法，他们甚至尝试将健康的细胞或基因移植到受损的大脑中，以期彻底根治各种脑疾。
植入式药泵
在体内植入药泵是取代口服药物和静脉注射的最简捷易行的方法之一，也是人们研究最多、使用最广的一种方法，过去10年中，全美已有1万多例病人体内植入了这种药泵，以治疗从糖尿病到疼痛症的各种疾病。通过上述临床研究，现在医生们已能将某些药物长期地直接作用于中枢神经系统。
这种植入式药泵结构中设有一个贮药室，它通常植入在皮下，由皮下导管与大脑或脊髓联接。
手控式药泵结构最简单，价格也最便宜。病人通过按压皮下的药泵控制给药量。再充式贮药室可贮藏多达100天的药量。这种药泵的缺点是病人普遍感到手控法难以掌握均衡的给药量，此外这种药泵没有细菌滤器，因此充药后可能出现细菌感染。
一种由氟利昂气体驱动的较为复杂的药泵可以解决以上两个问题。在体温下，氟利昂气体产生的压力使药液以恒速从贮药室流入连接脑部的导管。这种药泵设有过滤器，可防止充药引起的细菌感染（贮药室充药后，氟利昂气体被重新压缩）。然而这种药泵仍欠完善：体温及病人居住地海拔高度的改变都会影响药液流速。
还有一种更先进的药泵是电控的。医生可预先用程控方法，使药泵按连续、间断或其他各种复杂模式将药液输入到体内患部。美中不足的是每过3~5年，必须通过手术为药泵更换电池。
令所有植入药泵的病人感到不安的一个问题，就是药泵随时可能出现故障，这时就必须进行手术换一个新泵，随之而来的麻烦便是肉体痛苦和可能出现的继发感染。5~10%的病人还会遇到导管泄漏情况，其症状是脊柱性头痛（Spinal headaches）。此外，由于导管插入血管的机械刺激而形成的瘢痕还可能引起药流不畅。
但是，植入式药泵也具有一些显而易见的优点。当作用于脑组织或脑脊髓液的药量需随时进行调整时，药泵比其他技术更简捷易行。与口服或注射相比，植入式药泵能够更均衡地使药物作用于体内患部，从而最大限度地减少了药物浓度变化引起的各种并发症。
鉴于上述优点：科学家正研究如何利用植入式药泵治疗各种脑疾。目前，一些临床研究的中心课题是如何运用具有减轻肌强直功效的氯苯氨丁酸治疗神经痉挛症。
此外，研究人员还尝试利用植入式药泵治疗由阿耳茨海默氏病引发的痴呆症。他们发现，一部分阿耳茨海默氏病患者的大脑中，乙酰胆碱的含量极低。但是如果简单地向患者脑内输入乙酰胆碱，体内的酶便会迅速将其分解，故疗效甚微。研究人员发现，用氨基甲酚甲基胆碱取代乙酰胆碱可解决这一问题，氨基甲酚甲基胆碱与乙酰胆碱的功效相似：但却不被体内酶分解。
植入式药泵还可用来治疗恶性脑肿瘤。在密执安大学及其他研究机构进行的一项研究中，研究人员已经使用药泵将化疗药物注入通向脑部的颈动脉中。在蒙特利尔圣母玛利亚医院和芝加哥拉什（Rush）医学院进行的另一项研究中，植入式药泵被用来将顺氯氨铂等抗癌药直接注入脑肿瘤。这项技术的手术操作看来没有风险，但疗效如何尚有待观察。
聚合物基质
另一种可以直接向脑部缓释药物的技术是利用含有某种药物的聚合物基质（matrices of polymers），它可在短至数小时或长达6年的时间内，持续均匀地将药物释放出来。其典型机理是，药物要么从基质中扩散出去，要么随聚合物一道分解。
早在50年代，科学家就研制出可在肠内缓慢溶解的长效药剂。如果将不溶于胃酸的物质与上述长效药剂混合或制成包衣，则药效更加持久。然而，由于胃肠道的酸度因人而异，故该药片在人们胃肠道内溶解的剂量与速度也各不相同。此外，病人还是不能摆脱长期服药的麻烦。
在过去的20年中，麻省理工学院罗伯特 · 兰格实验室和国内其他大学及约50家制药公司的研究人员，已经研制出一系列缓释聚合物基质药剂。除去其他优点之外，这种聚合物基质药剂还可确保内含的非稳定性药物不会像通常情况那样，被体内的酶迅速分解。
与植入式药泵一样，聚合物基质也可用来直接向除中枢神经系统之外的体内任何部位施放药物。长期以来使用最广的是所谓表皮药膜（skin patches），它可向血液施放硝酸甘油，以治疗心血管疾病。仅在美国，这种表皮药膜的年销售额就高达5亿美元左右。
聚合物基质可以做成任何大小，任何形状。医生们把它做成微粒状，以便通过手术植入患者体内病变部位，甚至可注射到血管中，使药物准确作用于体内患部。
目前，对付恶性脑肿瘤的最佳疗法还仅限于手术、放疗及用一种叫做BCNU的药物进行化疗。BCNU由静脉输入体内，药效维持不足1小时，并且对肺、骨髓等许多器官有毒副作用。如果使用药泵由颈动脉向脑部灌注BCNU，由于在这种情况下，BCNU必须与一种酒精溶液混合后使用，而这对视神经及大脑均有毒性，故也行不通。
动物实验发现，将生物降解性聚合物片剂（biodegradable polymer disks）植入老鼠和兔子脑中，4个星期后，这种聚合物片剂还可释放出相当剂量的BCNU. 由此看来，这种新型聚合物基质比单纯的静脉注射方法更能发挥BCNU的药效，至少对动物如此。在随后进行的一系列临床研究中，没有一例病人出现与植入聚合物片剂直接相关的并发症。如果将这种含有BCNU的聚合物片剂直接植入在脑肿瘤被切除的地方，可有效地抑制癌肿的复发。
实践证明，聚合物基质对帕金森综合症也有一定疗效。这种疾病主要是由大量的脑黑质神经元病变、死亡所致。大部分脑黑质神经元与脑纹状体进行神经联络，后者对维持人体正常的情感和运动功能具有重要作用，随着脑黑质神经元的死亡，病人的大脑多巴胺含量降低。而脑黑质神经元恰恰是利用这种化学物质对纹状体施加作用。研究人员认为，大脑多巴胺含量下降是导致帕金森综合症的主要原因。
多巴胺不能穿越血脑屏障，故无法用普通方法向患者脑内补充多巴胺。许多医生使用与多巴胺前体功效相似的左旋多巴治疗帕金森氏病。左旋多巴对早期帕金森综合症疗效显著，但对晚期患者疗效有时不太理想，一些病人还出现精神病、心脏病和胃肠道疾病等副作用。在最近进行的动物研究中，哈佛医学院的安德鲁 · 弗里兹（Andrew Freese）等人发现，当口服左旋多巴开始失效时，可将含有多巴胺的聚合物基质植入脑内以改善疗效。
在西雅图市华盛顿大学进行的另一项研究中，兰格研究小组的伊迪丝 · 马西欧维茨（Edith Mathiowitz）等人使用氨基甲酚甲基胆碱聚合物基质治疗患有类似阿耳茨海默氏病症的老鼠，结果发现，治疗后的老鼠的空间记忆功能得到改善。这一发现将推动治疗人类阿耳茨海默氏病的进展。
当前，脑疾治疗的最新进展当属正在进行的一项研究，即用外部手段调控药物从聚合物基质中释放的速度。一种方法是使用超声波加快聚合物基质的分解：另一种方法是采用悬浮聚合技术，使线度为1毫米的磁性颗粒聚合。对这种磁性颗粒聚合物基质施加特殊磁场，便可控制药物的释放速度。在兰格实验室现已成功地将磁性聚合物基质植入患糖尿病的老鼠体内，通过外加磁场控制胰岛素的释放速度，用于人类的磁性聚合物基质还应配有电磁传感系统，当病人靠近可能影响体内磁性基质的磁场时，电磁传感系统便发出报警信号。
另外一种调节药物释放速度的大有希望的方法已在兰格实验室等地试验成功。这种方法是将一种被称为生物传感器的酶加入聚合物基质中，这种生物传感器可根据体内葡萄糖等化学物质浓度的变化，调节药物的释放速度。目前研究人员正进行一项动物实验，尝试用麻醉剂对类似的生物传感器施加作用，如果该项研究获得成功，则这种生物传感器系统可望在脑疾药物疗法中发挥辅助作用。
打通血脑屏障
植入式药泵和聚合物基质采用联接或植入的方式使药物与大脑、脊髓或周围体液直接作用，从而巧妙地避开了血脑屏障。另外一些技术则可使药物直接穿越血脑屏障。
目前正在研究的一种方法叫做“渗透式疏通法”（osmotic blood-brain barrier disruption），这种方法是向脑动脉内注射甘露醇溶液。在甘露醇的作用下，脑血管壁细胞收缩，从而在一段时间内使血液中的药物进入脑组织。
这种方法颇具吸引力，然而一些报道显示，其应用前景不容乐观。动物研究发现，许多经渗透疏通法治疗过的动物都出现癫痫发作和脑细胞病变，其原因可能是体内对脑细胞有害的化学物质随药物一起进入了大脑。
但是不管怎样，这种方法在治疗某些脑肿瘤方面还是很有前途的。1980年以来，爱德华 · 纽怀特（E. Neuwelt）等人在奥利根医科大学已用这种方法治疗了200多例脑肿瘤病人。他们在治疗大脑淋巴瘤方面取得了令人瞩目的成功。
另一种血脑屏障疏通法是改变通常情况下无法穿越该屏障的药物的化学性质。我们知道，某些化合物，如酒精、尼古丁等，可以从血管内壁渗透到大脑中。另一些化合物，如糖类，则具有一种由血液循环进入脑组织的所谓“往复穿梭机制”（shuttle system）。当这类化合物附着在脑血管内壁的受体部位时，往复穿梭机制激活，该化合物便可渗透到脑血管壁的另一侧。
根据这一原理，威廉 · 帕德瑞（W. Pardridge）等人在洛杉矶加利福尼亚大学成功地改变了白蛋白等某些蛋白质的荷载，使之附着在β脑啡肽（一种天然止痛药）等肽类物质上。带电的白蛋白充当载体，把所载药物送入大脑。
过去10年中，美国相继成立一批制药公司，专门从事上述药物作用机理的研究开发。由佛罗里达州Gainesville制药公司发明的一种方法是改变载体的化学性质，使所载药物穿过血脑屏障。当载体及所载药物进入大脑后，载体便与大脑中的酶发生作用，使药物不能重新返回血液。目前，该公司正进行一项临床实验，用附有类固醇的载体治疗妇女闭经期出现的某些症状。此外，他们还从事一系列动物实验，如用附有青霉素衍生物的载体治疗癌症；用附有AZT（—种抗艾滋病药物）的载体治疗艾滋病。
旧金山阿西纳神经科学研究中心的科学家长期以来致力于血脑屏障的物理与生理性质的研究。据称他们已掌握了开、合这一严密关节的秘诀：对脑血管壁细胞表面的某些分子实施调制。研究人员希望能利用这项技术减少脑水肿组织的细胞外液。
马萨诸塞州坎布里奇市阿尔克迷茨研究中心的科学家多年来致力于一种他们称之为渗透强化剂的研制工作。将这种强化剂作用于脑血管内壁的受体部位，可使本来不能穿越血脑屏障的化学药物进入脑组织。有关该技术的机理目前尚无报道，但该中心的研究人员称，他们已成功地将鸦片制剂和多巴胺送入老鼠脑中。他们还说，使用含有渗透强化剂的抗癌药治疗患有脑肿瘤的老鼠与使用不含这种强化剂的药物相比，老鼠的存活期相对延长。
也许有朝一日，上述技术将造福于人类，但目前尚有若干问题亟待解决，例如，上面提到的许多技术都还无法阻止药物重新从大脑中渗透回脑血管，因此长期药效无法保证，对身体其他器官的副作用也不能避免，对依赖载体的技术来说，当脑血管内壁的受体部位被载体占满时，疗效大大降低。此外，如果载体需借助天然物质抵达受体部位，则长期使用载体聚合物基质还会产生严重后果。
神经活组织移植
一种截然不同的脑疾疗法可以避开上述问题。现在，许多科学家都在积极探索将神经活组织乃至基因移植到患者的大脑中、以期重建某些神经物质之间的正常联络或恢复其正常的再生功能。
神经活组织移植作为治疗帕金森综合症的一种潜在手段，引起了世人的极大关注。在一些动物研究中，科学家将胎儿的某些神经组织移植到患有类似帕金森氏病症的动物脑中，发现动物行为得到极大改善。患有紧张症的动物经上述方法治疗后，情况趋于正常。
与之类似的临床研究目前正在进行。在许多项研究中（包括在墨西哥进行的一项研究，该研究于1987年曾轰动一时），帕金森氏病患者均接受了肾上腺髓质细胞移植，这种细胞可释放多巴胺。
据威廉 · 弗里德（W. Freed）等人于1"0年11月在约翰 · 霍普金斯大学《实验神经病学》杂志上发表的评论，包括移植过程本身在内的许多因素都会对帕金森氏病患者的预后产生影响，甚至手术前后服用药量的差异也成为一种影响因素。
根据动物研究的经验，一些研究人员认为，给儿脑组织比肾上腺髓质细胞更适于人类移植。这是因为胎儿脑细胞的存活能力似乎更强一些，并且能更好地与大脑纹状体神经元进行联络。但是胎儿脑组织的来源牵涉到复杂的实际问题和伦理学问题。
为解决上述问题，许多研究人员试图在培养液中培植出用于移植的独特的细胞族。去年5月，加布里埃尔 · 龙尼特（Gabriele Ronnett）等人在约翰 · 霍普金斯大学发表论文，称他们已培植出一种非胎儿人类神经元。展望未来，科学家将能为这种人工培植细胞赋予某种特殊属性，如释放多巴胺。
聚合物基质能够改善神经活组织移植的成活率和疗效。例如，将聚合物基质与神经细胞同时植入大脑，使聚合物基质释放一种化学物质，以利于移植细胞的成活或与大脑其他神经元的联络。最近，帕特里克 · 艾比斯彻（Patrick Aebischer）等人在布朗大学和音罗维登斯市细胞移植中心找到了另外一种利用聚合杓基质的方法。这种方法是在被移植的神经细胞外包一层长效多巴胺聚合物纤维。这样可以有效地避免普通移植方法出现的受体免疫系统对移植细胞的排斥反应。
在脑活组织移植方面，遗传学家走在了前头。当前，他们正积极探索是否可能赋予细胞某些特殊基因，使它们移植到大脑中之后，能分泌预期的某种化合物。在圣地亚哥加利福尼亚大学进行的一项研究中，弗雷德 · 盖奇等人成功地改变了老鼠身上某些细胞的基因，使之具备分泌多巴（多巴胺前体）的功能。现在，人们已能将某种特殊基因赋予某些脑活细胞。麻省理工学院的理查德 · 马利根等人已用兔子的肝细胞做了这方面研究。
与此关的治疗学理论要求人们更好地研究细胞生物学和神经生理学。毫无疑问，这项工作的意义和实用价值都是巨大的。举例来说，随着人口的老龄化，导致人类痴呆症的头号元凶——阿耳茨海默氏病的发病率预计将迅速上升。据美S衰老研究所估计，到2050年，将有9百万美国人患有阿耳茨海默氏病。此外，目前恶性脑肿瘤患者的预后还很不理想。为此，广大科研人员将一如既往地努力探索征服各类脑疾的途径。
[Technology Review，1991年2/3月号]