Hematoencepālijas barjeras struktūra, funkcijas un slimības

The asins smadzeņu barjera (BHE) ir puscaurlaidīga siena, kas atrodas starp asinīm un smadzenēm. To veido šūnas, kas veido smadzeņu asins kapilāru sienas. Šī barjera ļauj centrālās nervu sistēmas neironus ķīmiski izolēt no pārējās ķermeņa.

Vācu ārsts Pauls Ehrlichs, kurš 1908. gadā uzvarēja Nobela prēmijā medicīnā, pierādīja, ka pastāv asins-smadzeņu barjera.

1878. gadā viņš veica disertāciju par histoloģisko krāsošanu. Ehrlich mēģināja injicēt zilo krāsu, ko sauc par anilīnu, peles asinīs. Viņš konstatēja, ka visi audi ir krāsoti zilā krāsā, izņemot smadzenes un muguras smadzenes.

Tomēr, injicējot to pašu krāsu smadzeņu kambara cerebrospinālajā šķidrumā, visa centrālā nervu sistēma tika krāsota zilā krāsā.

Šis eksperiments parādīja, ka smadzeņu šūnās (ekstracelulārais šķidrums) ir barjera starp asinīm un šķidrumu: asins-smadzeņu barjera.

Smadzenes ir vienīgais orgāns, kam ir sava drošības sistēma. Pateicoties asins un smadzeņu barjerai, būtiskas barības vielas to var sasniegt, bloķējot citu vielu iekļūšanu.

Šis šķērslis kalpo, lai uzturētu neironu pareizu darbību, kontrolējot ķīmisko vielu iekļūšanu un iziešanu smadzenēs. Lai gan diemžēl šis šķērslis tik efektīvi bloķē svešķermeņu nokļūšanu smadzenēs, kas parasti arī neļauj narkotikām sasniegt šo vielu..

Jebkurā gadījumā pētījumi turpina izstrādāt zāles, kurām ir nepieciešamās prasības, lai iekļūtu šajā barjerā.

Tomēr ir daži ķermeņa reģioni, kur nav asins-smadzeņu barjeras. Tie ir pazīstami kā cirkuventrikulārie orgāni.

Visbeidzot, ir daži apstākļi, kas rada asins-smadzeņu barjeras atvēršanu. Tas ļauj brīvi apmainīties ar vielām, lai varētu mainīt smadzeņu darbību. Daži no tiem ir iekaisums, traumas vai slimības, piemēram, multiplā skleroze.

Asins-smadzeņu barjeras struktūra

Dažas vielas var šķērsot šo barjeru, bet citas nevar. Tas nozīmē, ka tā ir selektīvi caurlaidīga barjera.

Lielā ķermeņa daļā šūnas, kas veido asins kapilārus, nesaistās cieši. Tos sauc par endotēlija šūnām, un starp tām ir spraugas, ar kurām dažādas vielas var iekļūt un iziet. Tādējādi elementi tiek apmainīti starp asins plazmu un šķidrumu, kas apņem organisma šūnas (ekstracelulārais šķidrums)..

Tomēr centrālajā nervu sistēmā kapilāriem nav šo cleftu. Gluži pretēji, šūnas ir cieši saistītas. Tas neļauj daudzām vielām atstāt asinis.

Ir taisnība, ka ir dažas konkrētas vielas, kas var šķērsot šo šķērsli. Viņi to dara, izmantojot īpašus proteīnus, kas tos transportē no kapilāru sienām.

Piemēram, glikozes transportētāji ļauj ievadīt šo vielu smadzenēs, lai nodrošinātu degvielu. Turklāt šie pārvadātāji novērš toksisku atkritumu saglabāšanu smadzenēs.

Glial (atbalstošas) šūnas, ko sauc par astrocītiem, sasit ap smadzeņu asinsvadiem un šķiet, ka tām ir svarīga loma asins-smadzeņu barjeras attīstībā. Šķiet, ka tie veicina jonu transportēšanu no smadzenēm līdz asinīm.

No otras puses, ir nervu sistēmas jomas, kurās ir vairāk asinsvadu un barjeru barjeru nekā citās. Nākamajā sadaļā ir paskaidrots, kas tas ir.

Funkcijas

Lai būtu laba smadzeņu darbība, ir svarīgi saglabāt līdzsvaru starp vielām, kas atrodas neironos, un apkārtējo ekstracelulāro šķidrumu. Tas ļauj pareizi pārraidīt ziņojumus starp šūnām.

Ja ekstracelulārā šķidruma komponenti mainās, pat nedaudz, šī transmisija mainīsies, izraisot izmaiņas smadzeņu darbībā.

Tāpēc asins-smadzeņu barjera darbojas, lai regulētu šī šķidruma sastāvu. Piemēram, daudzi ēdieni, kurus mēs ēdam, ir ķīmiskās vielas, kas varētu mainīt informācijas apmaiņu starp neironiem. Asins-smadzeņu barjera neļauj šīm vielām nonākt smadzenēs, uzturot labu darbību.

Ir svarīgi atzīmēt, ka asins-smadzeņu barjerai nav vienādas struktūras visā nervu sistēmā. Ir vietas, kur tai ir lielāka caurlaidība nekā citās. Tas ir noderīgi, lai ļautu šķērsot vielas, kas nav apsveicamas citās vietās.

Piemērs ir smadzeņu stara postrema apgabals. Šis reģions kontrolē vemšanu, un tam ir daudz caurlaidīgāka asins un smadzeņu barjera. Tās mērķis ir, ka neironi šajā apgabalā var ātri noteikt toksiskas vielas asinīs.

Tādējādi, kad kāds no kuņģa radīta inde sasniedz asinsrites sistēmu, tas stimulē smadzeņu desertu zonu, izraisot vemšanu. Tādā veidā organisms var iznīcināt indīgo saturu no kuņģa, pirms tas kļūst kaitīgs.

Kopumā trīs galvenās asins smadzeņu barjeras funkcijas ir:

- Aizsargā smadzenes no potenciāli bīstamām svešām vielām vai var mainīt smadzeņu darbību.

- Aizsargā un atdala centrālo nervu sistēmu no hormoniem un neirotransmiteriem, kas atrodas pārējā ķermeņa daļā, izvairoties no nevēlamas ietekmes.

- Saglabā nemainīgu ķīmisko līdzsvaru mūsu smadzenēs.

Kādas vielas šķērso asins-smadzeņu barjeru?

Ir vielas, kas ir jutīgākas nekā citas, lai šķērsotu asins un smadzeņu barjeru. Vielas, kurām ir šādas īpašības, vieglāk nekā citas:

- Mazās molekulas daudz vieglāk šķērso asins un smadzeņu barjeru nekā lielās molekulas.

- Taukos šķīstošās vielas viegli šķērso asins un smadzeņu barjeru, bet tās, kas to nedara lēnāk vai neiziet cauri tam. Viens no lipīdu šķīstošo zāļu veidiem, kas viegli sasniedz mūsu smadzenes, ir barbiturāti. Citi piemēri ir etanols, nikotīns, kofeīns vai heroīns.

- Molekulas, kurām ir mazāka elektriskā lādiņa, nodod barjeru ātrāk nekā tās, kurām ir augsts uzlādes līmenis.

Dažas vielas var šķērsot asins un smadzeņu barjeru. Pirmām kārtām viņi iziet glikozes, skābekļa un aminoskābju molekulas, kas ir būtiskas smadzeņu pareizai darbībai.

Aminoskābes, piemēram, tirozīns, triptofāns, fenilalanīns, valīns vai leucīns, ļoti ātri nonāk asins un smadzeņu barjerā. Daudzi no tiem ir smadzenēs sintezētas neirotransmiteru prekursori.

Tomēr šis šķērslis izslēdz gandrīz visas lielās molekulas un 98% no visām zālēm, kas sastāv no mazām molekulām.

Tāpēc ir grūtības smadzeņu slimību ārstēšanā, jo narkotikas parasti nešķērso barjeru vai nav nepieciešamā daudzumā. Dažos gadījumos terapeitiskos līdzekļus var injicēt tieši smadzenēs, lai izvairītos no asins-smadzeņu barjeras.

Tajā pašā laikā novērš neirotoksīnu un lipofīlo iekļūšanu caur tā saukto glikoproteīna P regulēto transportieru.. 

Cirkuventrikulārie orgāni

Kā jau minēts, ir vairāki smadzeņu reģioni, kur asins-smadzeņu barjera ir vājākā un caurlaidīgākā. Tas izraisa vielu nonākšanu šajos reģionos.

Pateicoties šīm vietām, smadzenes var kontrolēt asins sastāvu. Cirkuventrikulārajos orgānos ir:

- Pineal dziedzeris: ir struktūra, kas atrodas mūsu smadzenēs, starp acīm. Tas ir saistīts ar mūsu bioloģiskajiem ritmiem un svarīgām hormonālām funkcijām. Atbrīvo melatonīnu un neuroaktīvos peptīdus.

- Neirohipofīze: ir hipofīzes aizmugurējā daiviņa. Uzglabā hipotalāmu vielas, galvenokārt neirohormonus, piemēram, oksitocīnu un vazopresīnu.

- Teritorijas postrema: kā minēts iepriekš, rodas vemšana, lai nepieļautu apreibināšanu.

- Subfornālais orgāns: tas ir būtisks ķermeņa šķidrumu regulēšanā. Piemēram, tai ir svarīga loma slāpes sajūtā.

- Terminālā lamina asinsvadu orgāns: veicina arī slāpes un šķidruma līdzsvaru, atbrīvojot vazopresīnu. Atklāj peptīdus un citas molekulas.

- Eminences mediji: ir hipotalāmu zona, kas regulē hipofīzes priekšējo daļu, mijiedarbojoties starp hipotalāmu stimulējošiem un inhibējošiem hormoniem..

Nosacījumi, kas ietekmē asins-smadzeņu barjeru

Iespējams, ka asins-smadzeņu barjera tiek mainīta dažādu slimību dēļ. Turklāt, ja šī barjera vājinās, ir iespējams, ka varbūtība palielina vai paātrina neirodeģeneratīvo traucējumu parādīšanos..

- Hipertensija vai augsta spriedze: var izraisīt šī barjeras maiņu, kļūstot caurlaidīgai, kas var būt bīstams mūsu ķermenim..

- Starojums: ilgstoša radiācijas iedarbība var vājināt asins-smadzeņu barjeru.

- Infekcijas: dažu centrālās nervu sistēmas daļu iekaisums vājina šo barjeru. Kā piemēru var minēt meningītu - slimību, kurā smadzeņu meningēzes (slāņi, kas ieskauj smadzenes un muguras smadzenes) iekaisuši ar dažādiem vīrusiem un baktērijām..

- Trauma, išēmija, insults ... var izraisīt tiešus smadzeņu bojājumus, kas ietekmē asins-smadzeņu barjeru.

- Smadzeņu abscess Tas ir saistīts ar iekaisumu un stresa uzkrāšanos smadzenēs. Infekcija parasti nāk no auss, mutes, sinusiem utt. Lai gan tas var būt traumas vai operācijas rezultāts. Vairumā gadījumu tas aizņem 8 līdz 12 nedēļu ilgas antibakteriālas terapijas.

- Multiplā skleroze: šķiet, ka cilvēkiem ar šo slimību ir asins un smadzeņu barjeras noplūde. Tas izraisa pārāk daudz balto asins šūnu, lai sasniegtu smadzenes, kur tās kļūdaini uzbrūk mielīnam.

Myelin ir viela, kas aptver nervu šūnas un ļauj nervu impulsiem ceļot ātri un efektīvi. Ja tas tiek iznīcināts, parādās kognitīvs un progresīvs motora bojājums.

Atsauces

1. Asins smadzeņu barjera. (s.f.). Saturs iegūts 2017. gada 22. aprīlī no Wikipedia: en.wikipedia.org.
2. Asins smadzeņu barjera ("Out Out"). (s.f.). Saturs iegūts 2017. gada 22. aprīlī, no Neiroscience bērniem: faculty.washington.edu.
3. Asins smadzeņu barjera. (2014. gada 2. jūlijs). Izgūti no BrainFacts: brainfacts.org.
4. Carlson, N.R. (2006). Uzvedības fizioloģija 8. Ed. Madride: Pearson.