Гематоэнцефалический барьер

Гематоэнцефалический барьер служит естественным барьером между центральной нервной системой (ЦНС) и кровотоком. Это позволяет только селективный общественный транспорт. Нарушение гематоэнцефалического барьера может привести к серьезным заболеваниям головного мозга.

Что такое гематоэнцефалический барьер?

Гематоэнцефалический барьер разделяет условия окружающей среды в головном мозге и в кровотоке. В мозгу происходят очень сложные и точно настроенные процессы, нарушение которых имело бы непредвиденные последствия. Таким образом, гематоэнцефалический барьер защищает ЦНС от патогенов, ядов, антител, лейкоцитов, от влияния нейротрансмиттеров в крови и от изменений значения pH.

В то же время необходимо обеспечить снабжение ЦНС основными питательными веществами и веществами, необходимыми для ее функционирования. То же самое и с удалением продуктов распада из метаболизма мозга. Следовательно, барьер не является полностью герметичным, но избирательно проницаемым. Транспорт важных веществ между кровотоком и мозгом регулируется пассивными и активными процессами диффузии, а также селективными химическими процессами. Основные молекулы, такие как вода, кислород и важные питательные вещества, могут проходить через гематоэнцефалический барьер без ограничений.

Анатомия и строение

Гематоэнцефалический барьер состоит из эндотелиальных клеток, перицитов и астроцитов. Эндотелиальные клетки образуют самый внутренний слой стенки капилляров. Помимо прочего, эти клетки регулируют обмен веществ между тканями и кровью.

В гематоэнцефалическом барьере эндотелиальные клетки имеют так называемые плотные контакты. Это узкие полосы мембранных белков, которые настолько плотно соединяют эндотелиальные клетки, что образуют слой, непроницаемый для многих веществ. Через этот слой могут диффундировать только очень маленькие молекулы. Обмен веществ между клеткой и пространством между клетками в значительной степени предотвращается. Перициты, в свою очередь, расположены на внешней стенке капилляров и представляют собой клетки соединительной ткани. Связаны с эндотелиальными клетками через межклеточные каналы, щелевые контакты.

Взаимодействие обоих типов клеток через эти каналы контролирует мембранный потенциал, который отвечает за избирательную диффузию веществ. Как так называемые паутинные клетки, астроциты представляют собой большинство глиальных клеток ЦНС. Они снабжают нейроны питательными веществами через свои контакты с кровеносными сосудами. В их мембране есть рецепторы для нейромедиаторов.Кроме того, они создают гематоэнцефалический барьер через мембрану limitans glialis perivascularis (пограничную мембрану, окружающую кровеносные сосуды головного мозга) и в то же время поддерживают его.

Функции и задачи

Гематоэнцефалический барьер не только выполняет защитную функцию ЦНС от вредных воздействий, но и регулирует транспортные процессы между кровотоком и мозгом. Есть различные физические и химические процессы, которые контролируют этот транспорт. Большинство растворимых веществ, которые могут даже преодолеть этот барьер, проходят через него путем диффузии. Поскольку гематоэнцефалический барьер плотно закрыт плотными контактами, диффузия не может происходить через межклеточные щели, как в других органах.

Вещества могут передаваться через капиллярные сосуды головного мозга только посредством трансмембранного транспорта. Свободная диффузия - простейшая форма этого транспорта.Маленькие липофильные молекулы могут пассивно диффундировать через клеточные мембраны эпителия и даже через плотные контакты. Небольшие полярные молекулы, такие как вода, обладают проницаемостью, опосредованной каналами. Определенные белки каналов, аквапорины, опосредуют транспортировку воды через гематоэнцефалический барьер и, таким образом, одновременно регулируют водный баланс мозга. Для больших и полярных, но жизненно важных молекул питательных веществ, таких как глюкоза или многие аминокислоты, существуют определенные транспортные молекулы, которые облегчают диффузию соответствующих веществ.

Поскольку эти формы диффузии не требуют энергии, они являются пассивными. Однако есть также вещества, которые можно транспортировать только с использованием АТФ, то есть путем подачи энергии. Активные транспортеры - это так называемые «насосы», которые используют энергию для перемещения субстратов против градиента концентрации. Выбранные молекулы пересекают гематоэнцефалический барьер с помощью специальных рецепторов, которые отвечают за их транспорт.

болезни

Нарушение гематоэнцефалического барьера может привести к различным неврологическим заболеваниям. Начальные заболевания, такие как сахарный диабет, воспаление головного мозга или опухоли головного мозга, часто нарушают этот барьер.

Долгосрочные последствия - повреждение головного мозга. Некоторые патогены могут проникать через гематоэнцефалический барьер. Это включает вирус HI. Некоторые бактерии, такие как Escherichia coli, иногда преодолевают защитные механизмы барьера, выделяя особые токсины. Когда клетки собственной иммунной защиты организма пересекают гематоэнцефалический барьер, может развиться клиническая картина рассеянного склероза. Исследования показали, что нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, также делают барьер между мозгом и кровотоком проницаемым.

Это может быть отправной точкой для обширной гибели клеток мозга. Известно, что злоупотребление алкоголем является основным фактором риска неврологических заболеваний. Хроническое употребление алкоголя разрушает гематоэнцефалический барьер с непредвиденными последствиями. Функциональные нарушения барьера способствуют бактериальным инфекциям и аутоиммунологически индуцированным воспалительным реакциям в головном мозге. Злоупотребление никотином также является фактором риска нарушения гематоэнцефалического барьера. Никотин способствует сердечно-сосудистым заболеваниям, которые, в свою очередь, имеют большое влияние на работу мозга.

Курильщики подвержены более высокому риску развития бактериального менингита. Исследования показали, что никотин изменяет структуру гематоэнцефалического барьера. Белки плотных контактов распределены по-другому и больше не могут полностью выполнять свои функции. Обсуждается также влияние электромагнитного излучения на гематоэнцефалический барьер. Доказано их отрицательное воздействие на здоровье в диапазоне от мегагерц до гигагерц для высоких плотностей энергии. Высокая плотность энергии электромагнитного излучения приводит к ощутимому нагреванию пораженной ткани. Степень, в которой потепление повреждает гематоэнцефалический барьер, еще предстоит исследовать.

Здесь вы можете найти свое лекарство

Типичные и распространенные заболевания головного мозга

• слабоумие
• болезнь Крейтцфельдта-Якоба
• Провалы в памяти
• Кровоизлияние в мозг
• Менингит