Hematoencefaliczna struktura barierowa, funkcje i choroby

The bariera krew-mózg (BHE) to półprzepuszczalna ściana między krwią a mózgiem. Składa się z komórek tworzących ściany naczyń włosowatych mózgu. Ta bariera pozwala neuronom centralnego układu nerwowego na chemiczną izolację od reszty ciała.

Paul Ehrlich, niemiecki lekarz, który zdobył Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny w 1908 roku, zademonstrował istnienie bariery krew-mózg.

W 1878 r. Napisał pracę magisterską na temat barwienia histologicznego. Ehrlich próbował wstrzyknąć niebieski barwnik zwany aniliną do krwiobiegu myszy. Odkrył, że wszystkie tkanki były zabarwione na niebiesko, z wyjątkiem mózgu i rdzenia kręgowego.

Jednak po wstrzyknięciu tego samego barwnika do płynu mózgowo-rdzeniowego komór mózgowych cały centralny układ nerwowy został zabarwiony na niebiesko.

Eksperyment ten pokazał, że istnieje bariera między krwią a płynem w komórkach mózgu (płyn pozakomórkowy): bariera krew-mózg.

Mózg jest jedynym organem, który ma swój własny system bezpieczeństwa. Dzięki barierze krew-mózg niezbędne składniki odżywcze mogą do niej dotrzeć, blokując dostęp innych substancji.

Ta bariera służy do utrzymania prawidłowego funkcjonowania neuronów poprzez kontrolowanie wejścia i wyjścia substancji chemicznych w mózgu. Chociaż, niestety, bariera ta działa tak skutecznie, blokując przedostawanie się obcych substancji do mózgu, które normalnie również uniemożliwiają dotarcie leków do tej substancji.

W każdym razie badania nadal opracowują leki, które mają niezbędne wymagania, aby przeniknąć tę barierę.

Istnieją jednak pewne obszary ciała, w których nie ma bariery krew-mózg. Są one znane jako narządy krążenia.

Wreszcie, istnieją pewne warunki, które powodują otwarcie bariery krew-mózg. Pozwala to na swobodną wymianę substancji, dzięki czemu można zmieniać funkcjonowanie mózgu. Niektóre z nich to stany zapalne, urazy lub choroby, takie jak stwardnienie rozsiane.

Struktura bariery krew-mózg

Niektóre substancje mogą przekroczyć tę barierę, ale inne nie. Co oznacza, że ​​jest to bariera selektywnie przepuszczalna.

W dużej części ciała komórki tworzące naczynia włosowate nie wiążą się ściśle. Są one nazywane komórkami śródbłonka i mają szczeliny między nimi, przez które różne substancje mogą wchodzić i wychodzić. W ten sposób elementy są wymieniane między osoczem krwi a płynem otaczającym komórki organizmu (płyn pozakomórkowy).

Jednak w ośrodkowym układzie nerwowym naczynia włosowate nie mają tych rozszczepów. Przeciwnie, komórki są ze sobą ściśle powiązane. Zapobiega to przedostawaniu się wielu substancji do krwi.

Prawdą jest, że istnieją pewne konkretne substancje, które mogą przekroczyć tę barierę. Robią to za pomocą specjalnych białek, które transportują je ze ścian naczyń włosowatych.

Na przykład transportery glukozy umożliwiają wejście tej substancji do mózgu w celu dostarczenia paliwa. Ponadto transportery te zapobiegają pozostaniu toksycznych odpadów w mózgu.

Glejowe (podtrzymujące) komórki, zwane astrocytami, gromadzą się wokół naczyń krwionośnych mózgu i wydają się odgrywać ważną rolę w rozwoju bariery krew-mózg. Te wydają się również przyczyniać do transportu jonów z mózgu do krwi.

Z drugiej strony istnieją obszary układu nerwowego, w których bariera krew-mózg jest bardziej przepuszczalna niż w innych. Poniższa sekcja wyjaśnia, do czego to służy.

Funkcje

Aby istniała dobra funkcja mózgu, konieczne jest zachowanie równowagi między substancjami wewnątrz neuronów i płynem pozakomórkowym, który jest wokół nich. Umożliwia to prawidłowe przesyłanie wiadomości między komórkami.

Jeśli składniki płynu pozakomórkowego ulegną zmianie, nawet nieznacznie, transmisja ta ulegnie zmianie, prowadząc do zmian w funkcjonowaniu mózgu.

Dlatego bariera krew-mózg reguluje skład tej cieczy. Na przykład wiele pokarmów, które spożywamy, zawiera substancje chemiczne, które mogą modyfikować wymianę informacji między neuronami. Bariera krew-mózg zapobiega przedostawaniu się tych substancji do mózgu, utrzymując dobre funkcjonowanie.

Ważne jest, aby pamiętać, że bariera krew-mózg nie ma jednolitej struktury w całym układzie nerwowym. Są miejsca, w których ma większą przepuszczalność niż w innych. Jest to przydatne, aby umożliwić przejście substancji, które nie są mile widziane w innych miejscach.

Przykładem jest obszar postremy pnia mózgu. Region ten kontroluje wymioty i ma znacznie bardziej przepuszczalną barierę krew-mózg. Jego celem jest, aby neurony w tym obszarze mogły szybko wykryć toksyczne substancje we krwi.

Tak więc, gdy jakaś trucizna pochodząca z żołądka dociera do układu krążenia, pobudza obszar deserów mózgowych powodując wymioty. W ten sposób organizm może wydalić trującą zawartość z żołądka, zanim zacznie być szkodliwy.

Podsumowując, trzy główne funkcje bariery krew-mózg to:

- Chroni mózg przed potencjalnie niebezpiecznymi obcymi substancjami lub może zmienić funkcje mózgu.

- Chroni i oddziela centralny układ nerwowy od hormonów i neuroprzekaźników znajdujących się w pozostałej części ciała, unikając niepożądanych efektów.

- Utrzymuje stałą równowagę chemiczną w naszym mózgu.

Jakie substancje przenikają przez barierę krew-mózg?

Istnieją substancje bardziej podatne niż inne na przekraczanie bariery krew-mózg. Substancje, które mają następujące właściwości, wchodzą łatwiej niż inne:

- Małe cząsteczki łatwiej przechodzą przez barierę krew-mózg niż duże cząsteczki.

- Substancje rozpuszczalne w tłuszczach łatwo przechodzą przez barierę krew-mózg, podczas gdy substancje, które nie robią tego wolniej lub nie przechodzą przez nie. Jednym z rodzajów leku rozpuszczalnego w tłuszczach, który łatwo dociera do naszego mózgu, są barbiturany. Inne przykłady to etanol, nikotyna, kofeina lub heroina.

- Cząsteczki o mniejszym ładunku elektrycznym przechodzą przez barierę szybciej niż te, które mają wysoki ładunek.

Niektóre substancje mogą przenikać przez barierę krew-mózg. Przede wszystkim przekazują cząsteczki glukozy, tlenu i aminokwasów, które mają zasadnicze znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania mózgu.

Aminokwasy, takie jak tyrozyna, tryptofan, fenyloalanina, walina lub leucyna bardzo szybko wchodzą do bariery krew-mózg. Wiele z nich to prekursory neuroprzekaźników syntetyzowanych w mózgu.

Jednak ta bariera wyklucza praktycznie wszystkie duże cząsteczki i 98% wszystkich leków złożonych z małych cząsteczek.

Dlatego istnieją trudności w leczeniu chorób mózgu, ponieważ leki zazwyczaj nie przekraczają bariery lub nie w wymaganych ilościach. W niektórych przypadkach środki terapeutyczne można wstrzykiwać bezpośrednio do mózgu, aby uniknąć bariery krew-mózg.

Jednocześnie zapobiega przedostawaniu się neurotoksyn i lipofilów przez transporter regulowany przez tak zwaną glikoproteinę P. 

Narządy komorowe

Jak wspomniano, istnieje kilka obszarów mózgu, w których bariera krew-mózg jest najsłabsza i najbardziej przepuszczalna. Powoduje to, że substancje łatwo docierają do tych regionów.

Dzięki tym obszarom mózg może kontrolować skład krwi. W obrębie organów krążenia są:

- Szyszynka: to struktura znajdująca się w naszym mózgu, między oczami. Jest to związane z naszymi rytmami biologicznymi i ważnymi funkcjami hormonalnymi. Uwalnia melatoninę i peptydy neuroaktywne.

- Neurohypophysis: jest tylnym płatem przysadki mózgowej. Przechowuje substancje z podwzgórza, głównie neurohormony, takie jak oksytocyna i wazopresyna.

- Postrema obszaru: jak wspomniano powyżej, powoduje wymioty, aby zapobiec upojeniu.

- Organ subforniczny: jest niezbędny w regulacji płynów ustrojowych. Na przykład odgrywa ważną rolę w odczuwaniu pragnienia.

- Narząd naczyniowy blaszki końcowej: przyczynia się również do pragnienia i równowagi płynów poprzez uwalnianie wazopresyny. Wykrywa peptydy i inne cząsteczki.

- Media Eminence: to obszar podwzgórza, który reguluje przedni płat przysadki poprzez interakcje między hormonami stymulującymi i hamującymi podwzgórze.

Stany wpływające na barierę krew-mózg

Możliwe, że bariera krew-mózg zmienia się z powodu różnych chorób. Ponadto, gdy bariera ta słabnie, możliwe jest, że prawdopodobieństwo zwiększy lub przyspieszy pojawienie się zaburzeń neurodegeneracyjnych.

- Nadciśnienie lub wysokie napięcie: może spowodować zmianę bariery, która staje się przepuszczalna, co może być niebezpieczne dla naszego organizmu.

- Promieniowanie: długa ekspozycja na promieniowanie może osłabić barierę krew-mózg.

- Zakażenia: zapalenie części centralnego układu nerwowego osłabia tę barierę. Przykładem może być zapalenie opon mózgowych, choroba, w której zapalenia mózgu (warstwy otaczające mózg i rdzeń kręgowy) są zapalone przez różne wirusy i bakterie..

- Uraz, niedokrwienie, udar ... może spowodować bezpośrednie uszkodzenie mózgu, wpływając na barierę krew-mózg.

- Ropień mózgu Wynika to z zapalenia i nagromadzenia ropy w mózgu. Zakażenie zwykle pochodzi z ucha, ust, zatok itp. Chociaż może to być wynikiem urazu lub operacji. W większości przypadków terapia antybakteryjna trwa od 8 do 12 tygodni.

- Stwardnienie rozsiane: wydaje się, że ludzie z tą chorobą mają przecieki w barierze krew-mózg. Powoduje to, że zbyt wiele białych krwinek dociera do mózgu, gdzie omyłkowo atakują mielinę.

Mielina jest substancją pokrywającą komórki nerwowe i umożliwiającą szybkie i skuteczne przemieszczanie się impulsów nerwowych. Jeśli zostanie zniszczony, pojawia się poznawcze i postępujące pogorszenie motoryki.

Referencje

1. Bariera mózgu krwi. (s.f.). Pobrane 22 kwietnia 2017 r. Z Wikipedii: en.wikipedia.org.
2. The Blood Brain Barrier („Keep Out”). (s.f.). Pobrane 22 kwietnia 2017 r. Z Neuroscience dla dzieci: faculty.washington.edu.
3. Bariera Mózgu Krwi. (2 lipca 2014 r.). Źródło: BrainFacts: brainfacts.org.
4. Carlson, N.R. (2006). Fizjologia zachowań, wyd. 8, Madryt: Pearson.