Struktura hematoencefalické bariéry, funkce a nemoci

hematoencefalická bariéra (BHE) je semipermeabilní stěna, která je mezi krví a mozkem. Je tvořena buňkami, které tvoří stěny kapilár mozkové krve. Tato bariéra umožňuje, aby byly neurony centrálního nervového systému chemicky izolovány od zbytku těla.

Paul Ehrlich, německý lékař, který v roce 1908 získal Nobelovu cenu za medicínu, prokázal existenci hematoencefalické bariéry.

V roce 1878 vypracoval diplomovou práci na histologickém barvení. Ehrlich se pokusil aplikovat do krevního oběhu myši modré barvivo zvané anilin. Zjistil, že všechny tkáně byly zbarveny modře, s výjimkou mozku a míchy.

Nicméně při injekci stejného barviva do mozkomíšního moku mozkových komor se celý centrální nervový systém obarvil modře.

Tento experiment ukázal, že existuje bariéra mezi krví a tekutinou v mozkových buňkách (extracelulární tekutina): hematoencefalická bariéra.

Mozek je jediný orgán, který má svůj vlastní bezpečnostní systém. Díky hematoencefalické bariéře se k němu mohou dostat esenciální živiny, zatímco blokují vstup jiných látek.

Tato bariéra slouží k udržení řádného fungování neuronů prostřednictvím kontroly vstupu a výstupu chemikálií v mozku. Ačkoliv, bohužel, tato bariéra působí tak účinně, že blokuje průchod cizích látek do mozku, což obvykle brání tomu, aby drogy dosáhly tohoto cíle.

V každém případě výzkum pokračuje v navrhování léků, které mají nezbytné požadavky na proniknutí do této bariéry.

Nicméně, tam jsou některé oblasti těla kde tam je žádná krev-mozková bariéra. Ty jsou známé jako cirkulační orgány.

Konečně existují určité podmínky, které vyvolávají otevření hematoencefalické bariéry. To umožňuje výměnu látek volně, takže mozkové funkce mohou být změněny. Některé z nich jsou zánět, traumata nebo nemoci, jako je roztroušená skleróza.

Struktura hematoencefalické bariéry

Některé látky mohou tuto bariéru překonat, ale jiné nemohou. Což znamená, že je to selektivně propustná bariéra.

Ve velké části těla se buňky, které tvoří krevní kapiláry, neváží pevně. Ty se nazývají endotelové buňky a mezi nimi mají štěrbiny, kterými mohou vstupovat a vystupovat různé látky. Prvky jsou tedy vyměňovány mezi krevní plazmou a tekutinou obklopující buňky organismu (extracelulární tekutina)..

V centrálním nervovém systému však kapiláry nemají tyto rozštěpy. Naopak buňky jsou úzce spojeny. To zabraňuje tomu, aby mnoho látek opouštělo krev.

Je pravda, že existují některé konkrétní látky, které mohou překonat tuto bariéru. Dělají to pomocí speciálních proteinů, které je transportují ze stěn kapilár.

Například transportéry glukózy umožňují vstup této látky do mozku za účelem poskytnutí paliva. Tyto transportéry navíc zabraňují tomu, aby toxické odpadní produkty zůstaly v mozku.

Gliální (podpůrné) buňky, zvané astrocyty, se shlukují kolem krevních cév mozku a jeví se, že hrají důležitou roli ve vývoji hematoencefalické bariéry. Zdá se, že také přispívají k transportu iontů z mozku do krve.

Na druhé straně existují oblasti nervového systému, které mají bariéru krev-mozek propustnější než v jiných. Následující část vysvětluje, co to je.

Funkce

Aby tam byla dobrá funkce mozku, je nezbytné udržet rovnováhu mezi látkami uvnitř neuronů a extracelulární tekutinou, která je kolem nich. To umožňuje správný přenos zpráv mezi buňkami.

Změní-li se složky extracelulární tekutiny, i když jen nepatrně, tento přenos bude změněn, což povede ke změnám funkce mozku.

Proto bariéra krev-mozek působí na regulaci složení této kapaliny. Například mnoho potravin, které jíme, představuje chemické látky, které by mohly měnit výměnu informací mezi neurony. Bariéra krev-mozek brání těmto látkám dostat se do mozku a udržet dobré fungování.

Je důležité poznamenat, že hematoencefalická bariéra nemá v nervovém systému jednotnou strukturu. Jsou místa, kde má větší propustnost než v jiných. To je užitečné pro umožnění průchodu látek, které nejsou vítány na jiných místech.

Příkladem je oblast postrema brainstem. Tato oblast kontroluje zvracení a má mnohem propustnější hematoencefalickou bariéru. Jeho účelem je, aby neurony v této oblasti mohly rychle detekovat toxické látky v krvi.

Tak, když nějaký jed, který přijde ze žaludku dosáhne oběhového systému, to stimuluje mozkovou dezertní oblast způsobovat zvracení. Tímto způsobem může organismus vyloučit jedovatý obsah ze žaludku dříve, než začne být škodlivý.

Stručně řečeno, tři hlavní funkce hematoencefalické bariéry jsou:

- Chrání mozek před potenciálně nebezpečnými cizími látkami nebo může změnit funkci mozku.

- Chrání a odděluje centrální nervovou soustavu od hormonů a neurotransmiterů, které jsou ve zbytku těla, vyhýbají se nežádoucím účinkům.

- Udržuje konstantní chemickou rovnováhu v našem mozku.

Jaké látky procházejí hematoencefalickou bariérou?

Existují látky, které jsou náchylnější než jiné k překonání hematoencefalické bariéry. Látky, které mají následující charakteristiky, vstupují snadněji než jiné:

- Malé molekuly procházejí mnohem snadněji hematoencefalickou bariérou než velké molekuly.

- Látky rozpustné v tucích snadno procházejí hematoencefalickou bariérou, zatímco ty, které to neudělají pomaleji nebo neprocházejí. Jedním typem léku rozpustného v tucích, který snadno dosáhne našeho mozku, jsou barbituráty. Další příklady jsou ethanol, nikotin, kofein nebo heroin.

- Molekuly, které mají menší elektrický náboj, procházejí bariérou rychleji než ty, které mají vysoký náboj.

Některé látky mohou procházet hematoencefalickou bariérou. Především procházejí molekulami glukózy, kyslíku a aminokyselin, které jsou nezbytné pro správné fungování mozku.

Aminokyseliny jako tyrosin, tryptofan, fenylalanin, valin nebo leucin vstupují do hematoencefalické bariéry velmi rychle. Mnoho z nich jsou prekurzory neurotransmiterů, které jsou syntetizovány v mozku.

Tato bariéra však vylučuje prakticky všechny velké molekuly a 98% všech léčiv, které se skládají z malých molekul.

Proto jsou potíže s léčbou onemocnění mozku, protože léky obvykle neprocházejí bariérou nebo nejsou v potřebném množství. V některých případech mohou být terapeutická činidla injikována přímo do mozku, aby se zabránilo hematoencefalické bariéře.

Současně zabraňuje vstupu neurotoxinů a lipofilních látek přes transportér regulovaný tzv. Glykoproteinem P. 

Circuventrikulární orgány

Jak bylo zmíněno, existuje několik oblastí mozku, kde je hematoencefalická bariéra nejslabší a nejpropustnější. To způsobuje, že se látky dostávají do těchto oblastí s lehkostí.

Díky těmto oblastem může mozek kontrolovat složení krve. V cirkulačních orgánech jsou:

- Pineal žláza: je struktura se nachází uvnitř našeho mozku, mezi očima. Souvisí s našimi biologickými rytmy a důležitými hormonálními funkcemi. Uvolňuje melatonin a neuroaktivní peptidy.

- Neurohypophysis: je zadní lalok hypofýzy. Ukládá látky z hypotalamu, především neurohormonů, jako je oxytocin a vazopresin.

- Plocha postrema: jak je uvedeno výše, produkuje zvracení, které nám brání intoxikaci.

- Subfornální orgán: je nezbytný při regulaci tělesných tekutin. Má například důležitou roli v pocitu žízně.

- Cévní orgán terminální laminy: také přispívá k rovnováze žízně a tekutin uvolňováním vazopresinu. Detekuje peptidy a další molekuly.

- Eminence media: je oblast hypotalamu, která reguluje přední hypofýzu prostřednictvím interakcí mezi hypotalamovými stimulačními a inhibičními hormony.

Stavy ovlivňující hematoencefalickou bariéru

Je možné, že hematoencefalická bariéra je změněna v důsledku různých onemocnění. Navíc, když tato bariéra oslabuje, je možné, že pravděpodobnost zvyšuje nebo urychluje výskyt neurodegenerativních poruch.

- Hypertenze nebo vysoké napětí: může způsobit, že tato bariéra bude změněna, stane se propustnou, což může být nebezpečné pro naše tělo.

- Záření: dlouhé vystavení záření může oslabit bariéru krev-mozek.

- Infekce: zánět některé části centrálního nervového systému tuto bariéru oslabuje. Příkladem je meningitida, onemocnění, při kterém jsou mozkové meningy (vrstvy obklopující mozek a míchu) zapáleny různými viry a bakteriemi..

- Trauma, ischemie, cévní mozková příhoda ... může způsobit přímé poškození mozku, ovlivňující hematoencefalickou bariéru.

- Absces mozku Je to způsobeno zánětem a hromaděním hnisu uvnitř mozku. Infekce obvykle pochází z ucha, úst, dutin atd. Ačkoli to může být výsledek trauma nebo operace. Ve většině případů trvá antibakteriální léčba 8 až 12 týdnů.

- Roztroušená skleróza: zdá se, že lidé s touto nemocí mají úniky v hematoencefalické bariéře. To způsobuje, že příliš mnoho bílých krvinek dosáhne mozku, kde omylem napadnou myelin.

Myelin je látka, která pokrývá nervové buňky a umožňuje rychlé a účinné nervové impulsy. Pokud se zničí, objeví se kognitivní a progresivní zhoršení motoru.

Odkazy

1. Krevní mozková bariéra. (s.f.). Citováno dne 22. dubna 2017, z Wikipedie: Wikipedia.org.
2. Bariéra proti krevnímu mozku ("Keep Out"). (s.f.). Citováno dne 22. dubna 2017 z Neuroscience pro děti: faculty.washington.edu.
3. Bariéra proti krevním mozkům. (2. července 2014). Zdroj: BrainFacts: brainfacts.org.
4. Carlson, N.R. (2006). Fyziologie chování 8. Ed Madrid: Pearson.