Hematoencepalinė barjerinė struktūra, funkcijos ir ligos

The kraujo smegenų barjeras (BHE) yra pusiau skvarbi siena, kuri yra tarp kraujo ir smegenų. Jį sudaro ląstelės, kurios sudaro galvos smegenų kapiliarų sieneles. Ši kliūtis leidžia centrinės nervų sistemos neuronams chemiškai izoliuoti nuo likusios kūno dalies.

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

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

Tačiau, suleidžiant tą patį dažą į smegenų skilvelių smegenų skystį, visa centrinė nervų sistema buvo dažyta mėlyna spalva..

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

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 narkotikams pasiekti šio poveikio..

Bet kokiu atveju moksliniai tyrimai ir toliau projektuoja vaistus, kurie turi reikiamų reikalavimų, kad įsiskverbtų į šią kliūtį.

Tačiau yra keletas 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, kuris supa organizmo ląsteles (ekstraląstelinis skystis)..

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 gabenimo įrenginiai 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. Taip pat atrodo, kad jie prisideda prie jonų transportavimo iš smegenų į kraują.

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

Funkcijos

Kad būtų geros smegenų funkcijos, labai svarbu 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, išlaikydamas gerą veikimą.

Svarbu pažymėti, kad kraujo ir smegenų barjeras visai nervų sistemai neturi vienodos struktūros. Yra vietų, kur jis turi daugiau pralaidumo nei kitose. Tai naudinga, jei norite leisti kitose vietose 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 potencialiai pavojingų pašalinių medžiagų 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?

Kraujo ir smegenų barjerą kertančios medžiagos yra jautresnės nei kitos. 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 tuos, kurie to nedaro, lėtai ar ne. Vienas iš lipidų tirpių vaistų, kurie lengvai pasiekia mūsų smegenis, yra barbitūratai. Kiti pavyzdžiai yra etanolis, nikotinas, kofeinas arba heroinas.

- Mažiau elektros krūvį turinčios molekulės greičiau užsikimšia barjerą nei didelės apkrovos.

Kai kurios medžiagos gali kirsti kraujo ir smegenų barjerą. Visų pirma jie praeina gliukozės, deguonies ir aminorūgščių molekules, kurios yra svarbios tinkamam smegenų funkcionavimui.

Aminorūgštys, tokios kaip tirozinas, triptofanas, fenilalaninas, valinas arba leucinas, labai greitai patenka į kraujo ir 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 užkertamas kelias neurotoksinų ir lipofilų patekimui per transporterį, kurį reguliuoja vadinamasis glikoproteinas P. 

Cirkuventrikuliniai organai

Kaip minėta, yra keli smegenų regionai, 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. Išleidžia melatoniną ir neuroaktyvius peptidus.

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

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

- Subforinis organas: jis yra būtinas reguliuojant kūno skysčius. Pavyzdžiui, jis vaidina svarbų vaidmenį troškulys.

- Terminalinės plokštės 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 hipotalamos stimuliuojančių ir slopinančių hormonų sąveiką.

Sąlygos, turinčios įtakos kraujo ir smegenų barjerui

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

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

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

- Infekcijos: kai kurios centrinės nervų sistemos dalies uždegimas silpnina šią kliūtį. Pavyzdžiui, meningitas - liga, kai smegenų meninges (sluoksnius, kurie supa smegenis ir nugaros smegenis) uždegia įvairūs virusai ir bakterijos..

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

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

- Išsėtinė 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 važiuoti greitai ir efektyviai. Jei jis yra sunaikintas, atsiranda pažintinis ir progresyvus variklio gedimas.

Nuorodos

1. Kraujo smegenų barjeras. (s.f.). Gauta 2017 m. Balandžio 22 d., Iš Wikipedia: en.wikipedia.org.
2. Kraujo smegenų barjeras („Išlaikyti“). (s.f.). Gauta 2017 m. Balandžio 22 d. Iš Neuroscience vaikams: faculty.washington.edu.
3. Kraujo smegenų barjeras. (2014 m. Liepos 2 d.). Gauta iš „BrainFacts“: „brainfacts.org“.
4. Carlson, N.R. (2006). Elgesio fiziologija 8. Ed. Madridas: Pearson.