導入
血液脳関門は、保護、脳への食物と酸素の輸送、および老廃物の除去の両方を提供する必要があります。可溶性食品とペプチドは、主に細胞膜を横切る特定のトランスポーターまたはチャネルを介して血液脳関門を通過します。他のほとんどの可溶性化合物は、ある程度までは受動的拡散によって通過します。
傍細胞輸送
末梢毛細血管では、器官や筋肉への物質の輸送は主に開窓と細胞間スリットを通じて行われます。健康な脳内皮では、密着結合により細胞がしっかりと結合されます。したがって、脳の毛細血管は物質の膜貫通輸送のみを可能にし、これも傍細胞輸送よりもうまく制御することができます。水、グリセリン、および尿素は、密着結合を横切って拡散できるほど十分に小さい極性分子の例です。
チャネル別の透過性
水などの小さな極性分子は、膜の疎水性ねじれを通して非常に限られた範囲までしか拡散できません。しかし、血液脳関門は非常に高い水透過性を持っています。これはウィリアム・ヘンリー・オルデンドルフ (1925 ～ 1992 年) によってトリチウム水の実験を通じて実証されました。
水の拡散には、特殊なチャネルタンパク質であるアクアポリンが細胞膜にあります。末梢内皮はアクアポリン-1 (AQP1) を発現することが非常に多いですが、この遺伝子は星状膠細胞の存在により血液脳関門で不活性化されます。特殊な脳内皮は実際にアクアポリン 4 (AQP4) およびアクアポリン 9 (AQP9) を発現します。血液脳関門では、アクアポリン-9 が水の輸送に最も重要です。アクアポリンは、脳の水の消費を調節するのに役立ちます。これらは、常に浸透圧勾配に従って両方向に水の高い拡散能力を提供します。
アクアグリセロポリンは、血液脳関門にグリセリン、尿素、メタン酸イオンの他のチャネルを形成します。
チャネルはトランスポーターよりも分子の輸送が大幅に高速です。イオンチャネルは、電圧パルス、イオンチャネルに作用するホルモン、またはその他の影響（多様性）によって活性化または非活性化されます。