Štruktúra hematoencefalickej bariéry, funkcie a ochorenia

hematoencefalická bariéra (BHE) je semipermeabilná stena, ktorá je medzi krvou a mozgom. Skladá sa z buniek, ktoré tvoria steny mozgových krvných kapilár. Táto bariéra umožňuje, aby boli neuróny centrálneho nervového systému chemicky izolované od zvyšku tela.

Nemecký lekár Paul Ehrlich, ktorý v roku 1908 získal Nobelovu cenu za medicínu, preukázal existenciu hematoencefalickej bariéry.

V roku 1878 vypracoval dizertačnú prácu na histologické farbenie. Ehrlich sa pokúsil aplikovať do krvného obehu myši modré farbivo nazývané anilín. Zistil, že všetky tkanivá boli farbené na modro, okrem mozgu a miechy.

Keď sa však injektuje rovnaké farbivo do mozgovomiechového moku mozgových komôr, celý centrálny nervový systém sa zafarbí na modro..

Tento experiment ukázal, že existuje bariéra medzi krvou a tekutinou v mozgových bunkách (extracelulárna tekutina): hematoencefalická bariéra.

Mozog je jediný orgán, ktorý má vlastný bezpečnostný systém. Vďaka hematoencefalickej bariére sa k nej môžu dostať esenciálne živiny a zároveň blokovať vstup iných látok.

Táto bariéra slúži na udržanie správneho fungovania neurónov riadením vstupu a výstupu chemikálií v mozgu. Hoci, bohužiaľ, táto bariéra pôsobí tak účinne, že blokuje priechod cudzích látok do mozgu, čo normálne tiež bráni tomu, aby drogy dosiahli túto schopnosť.

V každom prípade výskum pokračuje v navrhovaní liekov, ktoré majú potrebné požiadavky na preniknutie touto bariérou.

Existujú však určité oblasti tela, kde nie je žiadna hematoencefalická bariéra. Tieto sú známe ako cirkulačné orgány.

Nakoniec existujú určité podmienky, ktoré spôsobujú otvorenie hematoencefalickej bariéry. To umožňuje výmenu látok voľne, takže fungovanie mozgu môže byť zmenené. Niektoré z nich sú zápal, traumy alebo ochorenia, ako je roztrúsená skleróza.

Štruktúra hematoencefalickej bariéry

Niektoré látky môžu prekonať túto bariéru, ale iní nemôžu. To znamená, že ide o selektívne priepustnú bariéru.

Vo veľkej časti tela sa bunky, ktoré tvoria krvné kapiláry, neviažu pevne. Tieto bunky sa nazývajú endotelové bunky a medzi nimi sú štrbiny, ktorými môžu vstupovať a vystupovať rôzne látky. Prvky sa teda vymieňajú medzi krvnou plazmou a tekutinou obklopujúcou bunky organizmu (extracelulárna tekutina)..

Avšak v centrálnom nervovom systéme tieto kapiláry nemajú kapiláry. Naopak, bunky sú úzko spojené. To zabraňuje mnohým látkam, aby opustili krv.

Je pravda, že existujú aj niektoré konkrétne látky, ktoré môžu prekonať túto bariéru. Robia to pomocou špeciálnych proteínov, ktoré ich transportujú zo stien kapilár.

Napríklad transportéry glukózy umožňujú vstup tejto látky do mozgu na poskytnutie paliva. Okrem toho tieto transportéry zabraňujú tomu, aby toxické odpadové produkty zostali v mozgu.

Glial (podporné) bunky, nazývané astrocyty, sa zhlukujú okolo krvných ciev mozgu a zdá sa, že hrajú dôležitú úlohu vo vývoji hematoencefalickej bariéry. Zdá sa, že tiež prispievajú k transportu iónov z mozgu do krvi.

Na druhej strane existujú oblasti nervového systému, ktoré majú bariéru krv-mozog priepustnejšiu ako v iných. Nasledujúca časť vysvetľuje, čo to je.

funkcie

Aby bola dobrá funkcia mozgu, je nevyhnutné, aby sa udržiavala rovnováha medzi látkami vo vnútri neurónov a v extracelulárnej tekutine, ktorá je okolo nich. To umožňuje správne prenášanie správ medzi bunkami.

Ak sa zložky extracelulárnej tekutiny zmenia, aj keď mierne, tento prenos sa zmení, čo povedie k zmenám v mozgovej funkcii.

Preto bariéra krv-mozog reguluje zloženie tejto tekutiny. Napríklad mnohé potraviny, ktoré konzumujeme, predstavujú chemické látky, ktoré by mohli meniť výmenu informácií medzi neurónmi. Bariéra krv-mozog bráni týmto látkam dostať sa do mozgu a udržiavať dobré fungovanie.

Je dôležité poznamenať, že hematoencefalická bariéra nemá jednotnú štruktúru v celom nervovom systéme. Tam sú miesta, kde má väčšiu priepustnosť ako v iných. To je užitočné na umožnenie prechodu látok, ktoré nie sú vítané na iných miestach.

Príkladom je postrema oblasť mozgového kmeňa. Táto oblasť kontroluje zvracanie a má oveľa priepustnejšiu hematoencefalickú bariéru. Jeho účelom je, aby neuróny v tejto oblasti mohli rýchlo zistiť toxické látky v krvi.

Keď teda jed, ktorý pochádza zo žalúdka, dosiahne obehový systém, stimuluje oblasť mozgového dezertu, čo spôsobuje zvracanie. Týmto spôsobom môže organizmus vylúčiť jedovatý obsah zo žalúdka skôr, ako začne byť škodlivý.

Stručne povedané, tri hlavné funkcie hematoencefalickej bariéry sú:

- Chráni mozog pred potenciálne nebezpečnými cudzími látkami alebo môže zmeniť funkciu mozgu.

- Chráni a oddeľuje centrálny nervový systém od hormónov a neurotransmiterov, ktoré sú vo zvyšku tela, čím sa vyhnete nežiaducim účinkom.

- Udržiava konštantnú chemickú rovnováhu v našom mozgu.

Aké látky prechádzajú cez hematoencefalickú bariéru?

Existujú látky, ktoré sú náchylnejšie ako iné na prekrvenie hematoencefalickej bariéry. Látky s nasledujúcimi charakteristikami sa vkladajú ľahšie ako iné:

- Malé molekuly prechádzajú oveľa ľahšie ako hematoencefalická bariéra než veľké molekuly.

- Látky rozpustné v tukoch ľahko prechádzajú cez hematoencefalickú bariéru, zatiaľ čo tie, ktoré ju nerobia pomalšie alebo neprechádzajú cez ňu. Jedným z typov liekov rozpustných v tukoch, ktoré sa ľahko dostanú do nášho mozgu, sú barbituráty. Ďalšími príkladmi sú etanol, nikotín, kofeín alebo heroín.

- Molekuly, ktoré majú menej elektrického náboja, prechádzajú cez bariéru rýchlejšie ako tie, ktoré majú vysoký náboj.

Niektoré látky môžu prechádzať cez hematoencefalickú bariéru. Predovšetkým prechádzajú molekulami glukózy, kyslíka a aminokyselín, ktoré sú nevyhnutné pre správne fungovanie mozgu.

Aminokyseliny, ako je tyrozín, tryptofán, fenylalanín, valín alebo leucín, vstupujú do hematoencefalickej bariéry veľmi rýchlo. Mnohé z nich sú prekurzory neurotransmiterov, ktoré sú syntetizované v mozgu.

Táto bariéra však vylučuje prakticky všetky veľké molekuly a 98% všetkých liekov, ktoré sa skladajú z malých molekúl.

Preto existujú ťažkosti pri liečbe ochorení mozgu, pretože lieky zvyčajne neprekračujú bariéru alebo nie sú v potrebných množstvách. V niektorých prípadoch môžu byť terapeutické činidlá injikované priamo do mozgu, aby sa zabránilo hematoencefalickej bariére.

Zároveň zabraňuje vstupu neurotoxínov a lipofilných látok cez transportér regulovaný tzv. Glykoproteínom P. 

Circuventrikulárne orgány

Ako už bolo spomenuté, existuje niekoľko oblastí mozgu, kde je hematoencefalická bariéra najslabšia a najpriepustnejšia. To spôsobuje, že látky sa ľahko dostávajú do týchto regiónov.

Vďaka týmto oblastiam môže mozog kontrolovať zloženie krvi. V cirkulujúcich orgánoch sú:

- Pineal žľaza: je štruktúra sa nachádza v našom mozgu, medzi očami. Súvisí s našimi biologickými rytmami a dôležitými hormonálnymi funkciami. Uvoľňuje melatonín a neuroaktívne peptidy.

- Neurohypophysis: je zadný lalok hypofýzy. Skladuje látky z hypotalamu, hlavne neurohormónov, ako je oxytocín a vazopresín.

- Plocha postrema: ako je uvedené vyššie, produkuje zvracanie, aby sme zabránili intoxikácii.

- Subfornálny orgán: je nevyhnutný pri regulácii telesných tekutín. Napríklad má dôležitú úlohu v pocite smädu.

- Vaskulárny orgán terminálnej laminy: tiež prispieva k vyrovnaniu žízne a tekutín uvoľňovaním vazopresínu. Detekuje peptidy a iné molekuly.

- Eminence media: je oblasť hypotalamu, ktorá reguluje predné hypofýzy prostredníctvom interakcií medzi hypotalamickými stimulačnými a inhibičnými hormónmi.

Stavy postihujúce hematoencefalickú bariéru

Je možné, že hematoencefalická bariéra sa mení v dôsledku rôznych ochorení. Okrem toho, keď táto bariéra oslabuje, je možné, že pravdepodobnosť zvyšuje alebo urýchľuje výskyt neurodegeneratívnych porúch.

- Hypertenzia alebo vysoké napätie: môže spôsobiť, že táto bariéra sa zmení, stáva sa priepustnou, čo môže byť nebezpečné pre naše telo.

- Žiarenie: dlhé vystavenie sa žiareniu môže oslabiť hematoencefalickú bariéru.

- Infekcie: zápal niektorých častí centrálneho nervového systému túto bariéru oslabuje. Príkladom je meningitída, ochorenie, pri ktorom sú mozgové mozgové príhody (vrstvy obklopujúce mozog a miechu) zapálené rôznymi vírusmi a baktériami..

- Trauma, ischémia, cievna mozgová príhoda ... môže spôsobiť priame poškodenie mozgu a ovplyvniť hematoencefalickú bariéru.

- Absces mozgu Je to spôsobené zápalom a akumuláciou hnisu v mozgu. Infekcia zvyčajne prichádza z ucha, úst, dutín atď. Hoci môže byť výsledkom traumy alebo chirurgického zákroku. Vo väčšine prípadov trvá antibakteriálna liečba 8 až 12 týždňov.

- Skleróza multiplex: zdá sa, že ľudia s touto chorobou prenikajú do hematoencefalickej bariéry. To spôsobuje príliš veľa bielych krviniek, aby sa dostali do mozgu, kde mylne zaútočia na myelín.

Myelín je látka, ktorá pokrýva nervové bunky a umožňuje nervové impulzy rýchlo a účinne cestovať. Ak sa zničí, objaví sa kognitívne a progresívne poškodenie motora.

referencie

1. Krvná bariéra mozgu. (N. D.). Zdroj: 22. apríl 2017, z Wikipédie: sk.wikipedia.org.
2. Bariéra krvného mozgu ("Keep Out"). (N. D.). Získané dňa 22. apríla 2017, z Neuroscience pre deti: faculty.washington.edu.
3. Bariéra proti krvnému mozgu. (2. júla 2014). Zdroj: BrainFacts: brainfacts.org.
4. Carlson, N.R. (2006). Fyziológia správania 8. Ed Madrid: Pearson.