Гематоэнцефалическая барьерная структура, функции и заболевания

гематоэнцефалический барьер (BHE) является полупроницаемой стеной, которая находится между кровью и мозгом. Он состоит из клеток, которые образуют стенки кровеносных сосудов головного мозга. Этот барьер позволяет нейронам центральной нервной системы быть химически изолированным от остальной части тела.

Поль Эрлих, немецкий врач, получивший Нобелевскую премию по медицине в 1908 году, продемонстрировал существование гематоэнцефалического барьера.

В 1878 году он защитил диссертацию по гистологическому окрашиванию. Эрлих попытался ввести синий краситель под названием анилин в кровь мыши. Он обнаружил, что все ткани были окрашены в синий цвет, кроме головного и спинного мозга.

Однако при введении того же красителя в спинномозговую жидкость желудочков головного мозга вся центральная нервная система окрашивалась в синий цвет..

Этот эксперимент показал, что существует барьер между кровью и жидкостью в клетках мозга (внеклеточной жидкости): гематоэнцефалический барьер.

Мозг - единственный орган, имеющий собственную систему безопасности. Благодаря гематоэнцефалическому барьеру, необходимые питательные вещества могут достигать его, блокируя проникновение других веществ..

Этот барьер служит для поддержания правильного функционирования нейронов, контролируя вход и выход химических веществ в мозге. Хотя, к сожалению, этот барьер действует настолько эффективно, что блокирует прохождение посторонних веществ в мозг, что, как правило, также препятствует попаданию лекарств в этот.

В любом случае, исследования продолжают разрабатывать лекарства, которые имеют необходимые требования для преодоления этого барьера..

Однако в некоторых частях тела нет гематоэнцефалического барьера. Они известны как органы желудочков.

Наконец, существуют определенные условия, которые вызывают открытие гематоэнцефалического барьера. Это позволяет свободно обмениваться веществами, так что функционирование мозга может быть изменено. Некоторые из них - воспаление, травмы или заболевания, такие как рассеянный склероз..

Структура гематоэнцефалического барьера

Некоторые вещества могут пересекать этот барьер, а другие - нет. Это означает, что это избирательно проницаемый барьер.

В большой части тела клетки, из которых состоят кровеносные капилляры, не связываются плотно. Они называются эндотелиальными клетками, и между ними имеются щели, через которые различные вещества могут входить и выходить. Таким образом, элементы обмениваются между плазмой крови и жидкостью, окружающей клетки организма (внеклеточная жидкость).

Однако в центральной нервной системе капилляры не имеют этих расщелин. Наоборот, клетки тесно связаны между собой. Это препятствует тому, чтобы много веществ оставили кровь.

Это правда, что есть некоторые конкретные вещества, которые могут преодолеть этот барьер. Они делают это с помощью специальных белков, которые транспортируют их от стенок капилляров.

Например, переносчики глюкозы позволяют проникать этому веществу в мозг, чтобы обеспечить топливо. Кроме того, эти транспортеры предотвращают попадание токсичных отходов в мозг..

Глиальные (поддерживающие) клетки, называемые астроцитами, сгущаются вокруг кровеносных сосудов головного мозга и, по-видимому, играют важную роль в развитии гематоэнцефалического барьера. По-видимому, они также способствуют переносу ионов из мозга в кровь..

С другой стороны, есть участки нервной системы, у которых гематоэнцефалический барьер более проницаемый, чем в других. В следующем разделе объясняется, для чего это нужно.

функции

Для нормальной работы мозга важно поддерживать баланс между веществами внутри нейронов и во внеклеточной жидкости, которая находится вокруг них. Это позволяет правильно передавать сообщения между ячейками.

Если компоненты внеклеточной жидкости изменятся даже незначительно, эта передача будет изменена, что приведет к изменениям в функции мозга.

Следовательно, гематоэнцефалический барьер регулирует состав этой жидкости. Например, многие продукты, которые мы едим, представляют собой химические вещества, которые могут изменить обмен информацией между нейронами. Гематоэнцефалический барьер препятствует проникновению этих веществ в мозг, поддерживая хорошее функционирование.

Важно отметить, что гематоэнцефалический барьер не имеет однородной структуры по всей нервной системе. Есть места, где она обладает большей проницаемостью, чем в других. Это полезно, чтобы разрешить проход веществ, которые не приветствуются в других местах.

Примером является область пострема ствола мозга. Эта область контролирует рвоту и имеет гораздо более проницаемый гематоэнцефалический барьер. Его цель состоит в том, что нейроны в этой области могут быстро обнаружить токсичные вещества в крови.

Таким образом, когда какой-то яд, поступающий из желудка, достигает кровеносной системы, он стимулирует область мозгового десерта, вызывая рвоту. Таким образом, организм может вывести ядовитое содержимое из желудка до того, как оно станет вредным..

Таким образом, три основные функции гематоэнцефалического барьера:

- Защищает мозг от потенциально опасных посторонних веществ, которые могут изменить его работу.

- Защищает и отделяет центральную нервную систему от гормонов и нейротрансмиттеров, которые находятся в остальной части тела, избегая нежелательных эффектов.

- Поддерживает постоянный химический баланс в нашем мозге.

Какие вещества пересекают гематоэнцефалический барьер?

Существуют вещества, более восприимчивые к проникновению через гематоэнцефалический барьер, чем другие. Вещества, имеющие следующие характеристики, вводятся легче, чем другие:

- Маленькие молекулы намного легче проходят гематоэнцефалический барьер, чем большие молекулы.

- Жирорастворимые вещества легко проникают через гематоэнцефалический барьер, в то время как те, которые не делают это, делают это медленнее или не проходят через него. Одним из видов жирорастворимых лекарств, которые легко попадают в наш мозг, являются барбитураты. Другими примерами являются этанол, никотин, кофеин или героин.

- Молекулы с меньшим электрическим зарядом проходят барьер быстрее, чем молекулы с высоким зарядом.

Некоторые вещества могут проникать через гематоэнцефалический барьер. Прежде всего, они передают молекулы глюкозы, кислорода и аминокислот, которые необходимы для нормального функционирования мозга..

Аминокислоты, такие как тирозин, триптофан, фенилаланин, валин или лейцин, очень быстро проникают через гематоэнцефалический барьер. Многие из них являются предшественниками нейротрансмиттеров, которые синтезируются в мозге.

Однако этот барьер исключает практически все крупные молекулы и 98% всех лекарств, которые состоят из малых молекул.

Вот почему возникают трудности при лечении заболеваний головного мозга, поскольку лекарства обычно не пересекают барьер или не проходят в необходимых количествах. В определенных случаях терапевтические агенты могут вводиться непосредственно в мозг, чтобы избежать гематоэнцефалического барьера..

В то же время предотвращает поступление нейротоксинов и липофилов через транспортер, регулируемый так называемым гликопротеином Р. 

Циркуляторные органы

Как уже упоминалось, есть несколько областей мозга, где гематоэнцефалический барьер является самым слабым и наиболее проницаемым. Это приводит к тому, что вещества легко достигают этих регионов.

Благодаря этим областям мозг может контролировать состав крови. Внутри желудочковых органов находятся:

- Пинеальная железа: это структура, расположенная внутри нашего мозга, между глазами. Это связано с нашими биологическими ритмами и важными гормональными функциями. Высвобождает мелатонин и нейроактивные пептиды.

- Нейрогипофиз: это задняя доля гипофиза. Хранит вещества из гипоталамуса, в основном нейрогормоны, такие как окситоцин и вазопрессин.

- Площадь пострема: как уже упоминалось выше, вызывает рвоту, чтобы мы не опьяняли.

- Субфорнальный орган: необходим для регуляции жидкостей организма. Например, он играет важную роль в ощущении жажды.

- Сосудистый орган терминальной пластинки: также способствует жажде и водному балансу за счет высвобождения вазопрессина. Обнаруживает пептиды и другие молекулы.

- Eminence media: область гипоталамуса, которая регулирует передний гипофиз посредством взаимодействий между гормонами, стимулирующими и подавляющими гипоталамус.

Условия, влияющие на гематоэнцефалический барьер

Возможно, что гематоэнцефалический барьер изменен из-за различных заболеваний. Кроме того, когда этот барьер ослабевает, возможно, что вероятность увеличения или ускорения появления нейродегенеративных нарушений.

- Гипертония или высокое напряжение: может привести к изменению этого барьера, становлению проницаемым, что может быть опасно для нашего организма.

- Радиация: длительное облучение может ослабить гематоэнцефалический барьер.

- Инфекции: воспаление какой-либо части центральной нервной системы ослабляет этот барьер. Примером является менингит, заболевание, при котором мозговые оболочки (слои, которые окружают головной и спинной мозг) воспалены различными вирусами и бактериями..

- Травма, ишемия, инсульт ... могут нанести прямой ущерб мозгу, влияя на гематоэнцефалический барьер.

- Абсцесс мозга Это связано с воспалением и накоплением гноя внутри мозга. Инфекция обычно происходит из уха, рта, пазух и т. Д. Хотя это может быть результатом травмы или операции. В большинстве случаев антибактериальная терапия занимает от 8 до 12 недель..

- Рассеянный склероз: кажется, что люди с этим заболеванием имеют утечки в гематоэнцефалическом барьере. Это заставляет слишком много лейкоцитов достигать мозга, где они по ошибке нападают на миелин.

Миелин - это вещество, которое покрывает нервные клетки и позволяет нервным импульсам путешествовать быстро и эффективно. Если он разрушен, появляется когнитивное и прогрессирующее моторное ухудшение.

ссылки

1. Гематоэнцефалический барьер. (Н.Д.). Получено 22 апреля 2017 г. из Википедии: en.wikipedia.org.
2. Гематоэнцефалический барьер («Хранить вне»). (Н.Д.). Получено 22 апреля 2017 года от Neuroscience для детей: faculty.washington.edu.
3. Кроваво-мозговой барьер. (2 июля 2014 г.) Получено с BrainFacts: brainfacts.org.
4. Карлсон, Н.Р. (2006). Физиология поведения 8-е изд. Мадрид: Пирсон.