Hematoencepalinis barjeras: struktūra, funkcijos ir ligos

Kraujo ir smegenų barjeras (BBB) ​​yra pusiau laidi siena tarp kraujo ir smegenų. Jį sudaro ląstelės, kurios sudaro galvos smegenų kapiliarų sieneles. Ši kliūtis leidžia centrinės nervų sistemos neuronus chemiškai izoliuoti nuo likusio organizmo.

Vokietijos gydytojas Paulas Ehrlichas, 1908 m. Laimėjęs Nobelio medicinos prizą, parodė, kad egzistuoja kraujo-smegenų barjeras.

1878 m. Atliko disertaciją dėl histologinio dažymo. Ehrlichas bandė švirkšti mėlyną dažiklį aniliną į pelės kraują. Jis nustatė, kad visi audiniai buvo dažyti mėlynos spalvos, išskyrus smegenis ir nugaros smegenis.

Tačiau, kai jis įdėjo tą patį dažą į smegenų skilvelių cerebrospinalinį skystį, visa centrinė nervų sistema tapo mėlyna.

Šis eksperimentas parodė, kad smegenų ląstelėse (ekstraląstelinis skystis) yra kraujas ir skystis: kraujo ir smegenų barjeras.

Smegenys yra vienintelis organas, turintis savo saugumo sistemą. Dėl kraujo ir smegenų barjero esminės maistinės medžiagos gali jį pasiekti, blokuodamos kitų medžiagų patekimą į aplinką.

Ši kliūtis padeda išlaikyti tinkamą neuronų veikimą, kontroliuojant chemikalų patekimą į smegenis. Nors, deja, ši kliūtis veiksmingai blokuoja pašalinių medžiagų patekimą į smegenis, kuri paprastai taip pat neleidžia vaistams pasiekti.

Bet kokiu atveju moksliniai tyrimai ir toliau projektuoja vaistus, turinčius reikiamų reikalavimų patekti į šią kliūtį.

Tačiau yra tam tikrų kūno regionų, kuriuose nėra kraujo ir smegenų barjerų. Tai vadinama cirkuventrikuliniais organais.

Galiausiai yra tam tikrų sąlygų, dėl kurių atsiranda kraujo ir smegenų barjero atidarymas. Tai leidžia laisvai keistis medžiagomis, kad būtų galima pakeisti smegenų veikimą. Kai kurie iš jų yra uždegimas, traumos ar ligos, pvz., Išsėtinė sklerozė.

Kraujo ir smegenų barjero struktūra

Kai kurios medžiagos gali kirsti šią kliūtį, bet kitos negali. Tai reiškia, kad tai yra selektyviai laidus barjeras.

Didelėje kūno dalyje kraujo kapiliarus sudarančios ląstelės nėra glaudžiai susietos. Tai vadinama endotelio ląstelėmis ir tarp jų yra plyšių, kuriomis įvairios medžiagos gali patekti ir išeiti. Taigi, elementai keičiasi tarp kraujo plazmos ir skysčio, apeinančio organizmo ląsteles (ekstraląstelinį skystį).

Tačiau centrinėje nervų sistemoje kapiliarai neturi šių lūžių. Priešingai, ląstelės yra glaudžiai susijusios. Tai neleidžia daugeliui medžiagų palikti kraujo.

Tiesa, yra keletas konkrečių medžiagų, kurios gali kirsti šią kliūtį. Jie tai daro naudodami specialius baltymus, kurie juos transportuoja iš kapiliarų sienų.

Pavyzdžiui, gliukozės transportuotojai leidžia įvežti šią medžiagą į smegenis, kad gautų degalus. Be to, šie vežėjai užkerta kelią toksiškiems atliekų produktams likti smegenyse.

Glialinės (palaikančios) ląstelės, vadinamos astrocitais, susitraukia aplink smegenų kraujagysles ir, atrodo, vaidina svarbų vaidmenį vystant kraujo ir smegenų barjerą. Atrodo, kad jie taip pat prisideda prie jonų transportavimo iš smegenų į kraują.

Kita vertus, yra nervų sistemos sričių, kuriose yra daugiau kraujo-smegenų barjero, nei kitose. Tolesniame skyriuje paaiškinama, kas tai yra.

Funkcijos

Kad būtų geros smegenų funkcijos, būtina išlaikyti pusiausvyrą tarp medžiagų, esančių neuronuose, ir aplink juos esančiame ekstraląsteliniame skystyje. Tai leidžia tinkamai perduoti pranešimus tarp ląstelių.

Jei ekstraląstelinio skysčio komponentai netgi šiek tiek keičiasi, šis perdavimas bus pakeistas, todėl smegenų funkcija pasikeis.

Todėl kraujo smegenų barjeras reguliuoja šio skysčio sudėtį. Pavyzdžiui, daugelis maisto produktų, kuriuos valgome, yra cheminių medžiagų, galinčių pakeisti neuronų mainus. Kraujo ir smegenų barjeras neleidžia šioms medžiagoms patekti į smegenis, palaikydamas gerą funkcionavimą.

Svarbu pažymėti, kad kraujo ir smegenų barjeras visai nervų sistemai neturi vienodos struktūros. Yra vietų, kur jis turi daugiau pralaidumo nei kitose. Tai yra naudinga, jei norite leisti kitur nepageidautinas medžiagas.

Pavyzdys yra smegenų kamieno postrema sritis. Šis regionas kontroliuoja vėmimą ir turi daug pralaidesnę kraujo ir smegenų barjerą. Jo tikslas yra, kad neuronai šioje srityje galėtų greitai aptikti toksiškas medžiagas kraujyje.

Taigi, kai tam tikras nuodus, atsiradusius iš skrandžio, pasiekia kraujotakos sistemą, jis stimuliuoja smegenų desertą, sukelia vėmimą. Tokiu būdu organizmas gali pašalinti nuodingą turinį iš skrandžio, kol jis pradeda būti kenksmingas.

Apibendrinant, trys pagrindinės kraujo ir smegenų barjerų funkcijos yra:

- Apsaugo smegenis nuo pašalinių medžiagų, kurios yra potencialiai pavojingos arba gali pakeisti smegenų funkciją.

- saugo ir atskiria centrinę nervų sistemą nuo hormonų ir neurotransmiterių, kurie yra likusioje kūno dalyje, vengiant nepageidaujamo poveikio.

- Išlaiko pastovią cheminę pusiausvyrą mūsų smegenyse.

Kokios medžiagos kerta kraujo ir smegenų barjerą?

Yra medžiagų, kurios yra labiau jautrios nei kitiems, kad galėtų kirsti kraujo ir smegenų barjerą. Medžiagos, kurių charakteristikos yra lengviau nei kitos:

- Mažos molekulės lengviau perduoda kraujo ir smegenų barjerą nei didelės molekulės.

- Riebaluose tirpios medžiagos lengvai kerta kraujo ir smegenų barjerą, o toms, kurios to nedaro lėtai arba nesugeba ją kirsti. Vienas iš lipidų tirpių vaistų, kurie lengvai pasiekia mūsų smegenis, yra barbitūratai. Kiti pavyzdžiai yra etanolis, nikotinas, kofeinas arba heroinas.

- Molekulės, turinčios mažesnį elektros krūvį, greičiau patenka į barjerą nei didelės apkrovos.

Kai kurios medžiagos gali kirsti kraujo ir smegenų barjerą. Svarbiausia, jie praeina gliukozės molekules, deguonį ir aminorūgštis, kurios yra būtinos tinkamam smegenų funkcionavimui.

Aminorūgštys, pvz., Tirozinas, triptofanas, fenilalaninas, valinas arba leucinas, labai greitai patenka į kraujo-smegenų barjerą. Daugelis jų yra neurotransmiterių, kurie sintezuojami smegenyse, pirmtakai.

Tačiau ši kliūtis neleidžia beveik visų didelių molekulių ir 98% visų vaistų, kuriuos sudaro mažos molekulės.

Štai kodėl yra sunkumų gydant smegenų ligas, nes vaistai paprastai neužkerta kelio užtvarai ar neturi reikiamų sumų. Tam tikrais atvejais, siekiant išvengti kraujo ir smegenų barjero, terapinius agentus galima švirkšti tiesiai į smegenis.

Tuo pačiu metu jis neleidžia patekti į neurotoksinus ir lipofiliją per transporterį, reguliuojamą vadinamojo glikoproteino P.

Cirkuventrikuliniai organai

Kaip minėta, yra keletas smegenų regionų, kuriuose kraujo ir smegenų barjeras yra silpniausias ir labiausiai laidus. Dėl to medžiagos lengvai pasiekia šiuos regionus.

Šių sričių dėka smegenys gali kontroliuoti kraujo sudėtį. Cirkuventrikuliniuose organuose yra:

- Kaklo liauka: yra struktūra, esanti mūsų smegenyse, tarp akių. Jis susijęs su mūsų biologiniais ritmais ir svarbiomis hormoninėmis funkcijomis. Jis išskiria melatoniną ir neuroaktyvius peptidus.

- Neurohipofizė: tai hipofizės užpakalis. Sandėliuojamos medžiagos iš hipotalamo, daugiausia neurohormonų, tokių kaip oksitocinas ir vazopresinas.

- Plotas postrema: kaip minėta, gamina vėmimą, kad negalėtume apsvaiginti.

- Povandeninis organas: labai svarbus reguliuojant kūno skysčius. Pavyzdžiui, jis turi svarbų vaidmenį troškulys.

- Terminalinės plokštelės kraujagyslių organas: taip pat prisideda prie troškulio ir skysčio pusiausvyros, atleidžiant vazopresiną. Aptinka peptidus ir kitas molekules.

- Eminencinė terpė - tai hipotalamijos sritis, reguliuojanti hipofizės priekį per hipotalaminį stimuliuojančių ir slopinančių hormonų sąveiką.

Sąlygos, turinčios įtakos kraujo ir smegenų barjerui

Gali būti, kad dėl skirtingų ligų kraujagyslių barjeras keičiamas. Be to, kai ši kliūtis silpnėja, tikėtina, kad tikimybė padidina arba pagreitina neurodegeneracinių sutrikimų atsiradimą.

- Hipertenzija arba didelė įtampa: gali pakenkti šiam barjerui, tapti pralaidus, kuris gali būti pavojingas mūsų kūnui.

- Radiacija: ilgas radiacijos poveikis gali susilpninti kraujo ir smegenų barjerą.

- Infekcijos: kai kurios centrinės nervų sistemos dalies uždegimas susilpnina šią kliūtį. Pavyzdžiui, meningitas, liga, kurioje smegenų meningai (sluoksniai, apsupantys smegenis ir nugaros smegenis) yra uždegti įvairių virusų ir bakterijų.

- Trauma, išemija, insultas ... gali sukelti tiesioginį smegenų pažeidimą, paveikiantį kraujo ir smegenų barjerą.

- Smegenų abscesas. Būtent dėl ​​smegenų uždegimo ir susikaupimo. Infekcija paprastai atsiranda nuo ausies, burnos, sinusų ir pan. Nors tai gali būti traumos ar operacijos rezultatas. Daugeliu atvejų trunka nuo 8 iki 12 savaičių trukmės antibakterinė terapija.

- Daugialypė sklerozė: atrodo, kad žmonės, sergantys šia liga, patenka į kraujo ir smegenų barjerą. Tai sukelia per daug baltųjų kraujo ląstelių, kad pasiektų smegenis, kur jie klaidingai atakavo mieliną.

Myelin yra medžiaga, kuri apima nervų ląsteles ir leidžia nervų impulsams greitai ir efektyviai keliauti. Jei jis sunaikinamas, pasirodys pažinimo ir progresyvus variklio gedimas.