Jaka jest bariera krew-mózg?

Bariera krew-mózg jest obecna u wszystkich kręgowców. Przechodzi między ośrodkowym układem nerwowym a układem krążenia. Następnie przyjrzymy się bliżej terminowi "bariera krew-mózg": co to jest, jakie zadania wykonuje.

Informacje historyczne

Pierwsze dowody na istnienie bariery krew-mózg uzyskuje Paul Ehrlich w 1885 roku. Odkrył, że barwnik wstrzyknięty do krwioobiegu szczura dostał się do wszystkich tkanek i narządów, z wyjątkiem mózg. Ehrlich zasugerował, że substancja nie rozprzestrzeniła się do tkanki mózgowej podczas podawania dożylnego ze względu na fakt, że nie była z nimi powiązana. Ten wniosek był błędny. W 1909 r. Uczeń Ehrlicha, Goldman, stwierdził, że barwnik trypanu niebieskiego nie wnika do mózgu po podaniu dożylnym, ale plami komorowe splot naczyniowy. W 1913 roku wykazał, że wstrzyknięty środek kontrastowy w płynie mózgowo-rdzeniowym konia lub psa jest dystrybuowany do tkanek rdzenia kręgowego i mózgu, ale nie wpływa na narządy i układy obwodowe. Na podstawie wyników eksperymentów Goldman zasugerował, że między krwią a mózgiem istnieje przeszkoda uniemożliwiająca przenikanie związków neurotoksycznych.

Fizjologia człowieka

Mózg ma masę w przybliżeniu równą 2% masy całego ciała. Zużycie tlenu w ośrodkowym układzie nerwowym mieści się w granicach 20% całkowitej objętości wprowadzanej do organizmu. Mózg różni się od innych narządów najmniejszą podażą składników odżywczych. Używaj tylko beztlenowej glikolizy, aby zaspokoić swoje potrzeby energetyczne komórki nerwowe nie można. Kiedy ustanie przepływu krwi do mózgu następuje po kilku sekundach utrata przytomności a po 10 minutach neurony giną. Fizjologia człowieka jest skonstruowana w taki sposób, że zapotrzebowanie energetyczne struktur mózgu zapewnia aktywny transport związków odżywczych i tlenu przez BBB. Naczynia krwionośne CNS ma pewne cechy strukturalne i funkcjonalne. To odróżnia je od sieci krwi innych układów i narządów. Te charakterystyczne cechy zapewniają odżywianie, utrzymanie homeostazy i wydalanie produktów odpadowych.

Bariera krew-mózg: fizjologia

Normalna aktywność mózgu jest możliwa tylko w warunkach homeostazy biochemicznej i elektrolitowej. Wahania stężenia wapnia, pH i innych wskaźników we krwi nie powinny wpływać na stan tkanki nerwowej. Powinien również być chroniony przed przenikaniem neuroprzekaźników krążących we krwi i zdolnych do zmiany aktywności neuronów. Obcy agenci nie powinni wchodzić do mózgu: patogenne mikroorganizmy i ksenobiotyki. Cechy strukturalne BBB przyczyniają się do tego, że jest to również przeszkoda immunologiczna, ponieważ jest nieprzepuszczalna dla dużej liczby przeciwciał, mikroorganizmów i leukocytów. Naruszenie bariery krew-mózg może spowodować uszkodzenie OUN. Wiele patologii neurologicznych jest pośrednio lub bezpośrednio związanych z uszkodzeniem BBB.

Struktura

Jaka jest struktura bariery krew-mózg? Komórki śródbłonka działają jako główny element. Bariera krew-mózg obejmuje również astrocyty i perycyty. W naczyniach mózgowych występują ścisłe kontakty między komórkami śródbłonka. Odległość między elementami BBB jest mniejsza niż w innych tkankach ciała. Komórki śródbłonka, astrocyty i perycyty działają jako strukturalna podstawa bariery krew-mózg nie tylko u ludzi, ale także u większości kręgowców.

Formacja

Do końca XX wieku wierzono, że noworodek i zarodek mają barierę krew-mózg, a jej funkcje nie są w pełni rozwinięte. Taka dość powszechna opinia była wynikiem kilku nieudanych doświadczeń. Podczas eksperymentów zarodkom i dorosłym zwierzętom wstrzykiwano barwniki związane z białkami lub inne markery. Pierwsze takie eksperymenty przeprowadzono w 1920 roku. Markery wstrzyknięte do zarodków rozprzestrzeniają się przez tkankę mózgową i płynny rdzeń kręgowy. U dorosłych zwierząt nie zaobserwowano tego. W trakcie przeprowadzania eksperymentów popełniono kilka błędów. W szczególności w niektórych eksperymentach użyto zbyt dużej ilości barwnika, w innych zwiększono ciśnienie osmotyczne. W rezultacie doszło do częściowego uszkodzenia ściany naczynia, w wyniku czego marker rozprzestrzenił się w tkance mózgowej. Przy prawidłowym sformułowaniu doświadczenia nie obserwowano przejścia przez barierę krew-mózg. We krwi zarodka w dużej objętości znajdują się cząsteczki takich związków jak transferyna, alfa1-fetoproteina, albumina. Substancje te nie są jednak wykrywane w zewnątrzkomórkowej przestrzeni tkanki mózgowej, w zarodkowym śródbłonku, zidentyfikowano przenośnik glikoproteiny P. To z kolei wskazuje na obecność bariery krew-mózg w okresie prenatalnym.

Przepuszczalność

W procesie rozwoju ciała, BBB ulega poprawie. W przypadku spolaryzowanych małych cząsteczek, na przykład sacharozy i inuliny, przenikalność bariery krew-mózg u noworodka i zarodka jest znacznie wyższa niż u dorosłych. Podobny efekt stwierdzono dla jonów. Przejście insuliny i aminokwasów przez barierę krew-mózg jest znacznie przyspieszone. Jest to prawdopodobnie spowodowane ogromną potrzebą rozwijającego się mózgu. W tym samym czasie zarodek ma barierę między tkanką a płynem mózgowo-rdzeniowym - "styki taśmy" pomiędzy elementami wyściółki.

Mechanizmy przejścia przez BBB

Istnieją dwa główne sposoby pokonania bariery:

• Hematogeniczny (główny). W tym przypadku substancje przechodzą z przepływem krwi przez ściany naczyń włosowatych.
• Likier (opcjonalnie). W tym przypadku przenikanie substancji odbywa się w połączeniu z płynem mózgowo-rdzeniowym. Szlak alkoholowy działa jako pośrednie ogniwo między komórką glejową (nerwową) a krwią.

Najprostszym sposobem przeniknięcia przez barierę krew-mózg jest penetracja małych cząsteczek (na przykład tlenu) lub elementów, które są łatwo rozpuszczalne w składnikach błony lipidowej znajdujących się w komórkach glejowych (na przykład etanol). Poprzez zastosowanie wysoce wyspecjalizowanych mechanizmów do pokonania bariery krew-mózg przenikają przez nią grzyby, bakterie i wirusy. Na przykład patogeny opryszczki przechodzą przez komórki nerwowe słabego organizmu i wchodzą do centralnego układu nerwowego.

Wykorzystanie właściwości BBB w farmakologii

Współczesne skuteczne leki opracowywane są z uwzględnieniem przepuszczalności bariery krew-mózg. Na przykład, przemysł farmaceutyczny wytwarza syntetyczne środki przeciwbólowe na bazie morfiny. Ale, w przeciwieństwie do niego, leki nie przechodzą przez BBB. Dzięki temu leki skutecznie łagodzą ból, nie uzależniając morfiny od pacjenta. Istnieją różne antybiotyki, które przenikają przez barierę krew-mózg. Wiele z nich uważa się za niezbędne w leczeniu niektórych patologii infekcyjnych. Należy pamiętać, że przedawkowanie leków może powodować poważne powikłania - paraliż i śmierć nerwów. W związku z tym eksperci nie zalecają wysoce samodzielnego przyjmowania antybiotyków.

Leki przechodzące przez BBB

Bariera krew-mózg charakteryzuje się selektywną przepuszczalnością. Na przykład niektóre z biologicznie aktywnych związków, na przykład katecholaminy, nie przechodzą przez BBB. Niemniej jednak, w pobliżu przysadki, epifizj i wielu podwzgórzowych miejsc, gdzie te substancje mogą przenikać przez barierę krew-mózg, znajdują się małe obszary. Przepisując leczenie, lekarz bierze pod uwagę charakterystykę BBB. Na przykład, w praktyce gastroenterologii, przenikalność bariery jest brana pod uwagę w procesie oceny nasilenia skutków ubocznych niektórych leków na narządy trawienne. W takim przypadku staraj się dawać pierwszeństwo tym lekom, które gorzej przechodzą przez BBB. Jeśli chodzi o antybiotyki, wśród dobrze penetrujące przez barierę należy zauważyć lek "Nifuratel". Jest również znany jako "McMiror". Cóż, przez pierwsze pokolenie pokonać prokinetykę BBB. Do nich, w szczególności, noszą takie środki, jak "Bimaral", "Metoklopramid". Substancją czynną w nich jest bromopryd. BBB i preparaty z następnych generacji prokinetyki przechodzą pomyślnie. Wśród nich są takie leki jak Motilak, Motilium. W nich substancją czynną jest domperydon. Gorsze wnikają w barierę krew-mózg, takie jak leki "Itomed" i "Ganaton". W nich substancją czynną jest itopride. Najlepszy stopień przechodzenia przez BBB obserwuje się w takich lekach jak ampicylina i cefazolina. Należy również stwierdzić, że zdolność przenikania bariery krew-mózg w związkach rozpuszczalnych w tłuszczach jest większa niż zdolność związków rozpuszczalnych w wodzie.