Hematoencefalická bariéra(BBB) je fyziologická bariéra, ktorá oddeľuje krv od cerebrospinálnej tekutiny a vnútorného prostredia centrálneho nervového systému, aby sa zachovala jeho stálosť. Koncentrácia mnohých látok, ako sú aminokyseliny, hormóny a ióny kovov, sa v krvi neustále mení, obzvlášť prudko po jedle alebo fyzickej aktivite. Väčšina orgánov dokáže tolerovať takéto zmeny, ale môžu byť škodlivé pre fungovanie centrálneho nervového systému, čo vedie k chaotickému generovaniu nervových impulzov jednotlivými neurónmi, pretože mnohé krvné látky (napríklad aminokyselina glycín a hormón norepinefrín) fungujú ako neurotransmitery a niektoré ióny (napríklad K+) môžu meniť excitabilitu nervových buniek.
Štruktúra hematoencefalickej bariéry
Na tvorbe hematoencefalickej bariéry sa podieľajú tieto štruktúry:
- Kapilárny endotel, ktorého bunky sú navzájom bezpečne a tesne spojené pomocou tesných spojení, čo má za následok menej priepustné kapiláry CNS v celom tele. Tento komponent je najdôležitejší pri vytváraní BBB.
- Relatívne hrubá bazálna membrána obklopujúca vonkajšiu stranu každej kapiláry.
- Cibulínové „nohy“ astrocytov, ktoré pevne priľnú ku kapiláram. Hoci tieto štruktúry prispievajú k vytvoreniu BBB, ich úlohou nie je ani tak priamo poskytovať nepriepustnosť, ale skôr stimulovať endotelové bunky, aby vytvorili tesné spojenia.
Priepustnosť hematoencefalickej bariéry
Hematoencefalická bariéra má selektívnu priepustnosť: uľahčenou difúziou sa z nej môžu transportovať látky potrebné na výživu nervového systému: glukóza (za účasti transportéra GLUT 1), nie neesenciálne aminokyseliny a niektoré elektrolyty. Lipidy (tuky, mastné kyseliny) a látky rozpustné v tukoch s nízkou molekulovou hmotnosťou (kyslík, oxid uhličitý, etanol, nikotín, anestetiká) môžu pasívne difundovať cez membrány BBB. Látky ako bielkoviny, väčšina toxínov a metabolických produktov ju nedokážu prekonať a esenciálne aminokyseliny s nízkou molekulovou hmotnosťou a draselné ióny sa dokonca aktívne sťahujú z mozgu do krvi. Najmä na udržanie nízkej koncentrácie K+ sa používa jedinečný kotransportér Na+-K+-2Cl.
Prechod látok opačným smerom – z mozgu do krvi – je oveľa menej kontrolovaný, pretože cerebrospinálna látka prúdi do žilového riečiska cez klky pavúkovitej membrány.
Distribúcia hematoencefalickej bariéry
BBB nie je to isté rôznych oblastiach centrálny nervový systém, napríklad v plexusových spojeniach (lat. Plexus choroideus) Kapiláry mozgových komôr sú vysoko priepustné, ale sú obklopené ependymálnymi bunkami, ktoré sú už navzájom spojené tesnými spojmi. Niekedy sa bariéra na plexus junctions odlišuje od hematoencefalickej bariéry a nazýva sa hemato-miechová bariéra, hoci majú veľa spoločného.
Hematoencefalická bariéra bráni niektorým funkčným štruktúram mozgu vykonávať svoju prácu, takže tieto oblasti sú zjednotené pod názvom koloskulárne orgány, pretože sa nachádzajú v blízkosti komôr mozgu. Napríklad centrum zvracania v predĺženej mieche v štvrtej komore musí monitorovať prítomnosť v krvi toxické látky. A hypotalamus, ktorý sa nachádza na dne tretej komory, musí neustále snímať chemické zloženie krvi, aby mohol regulovať rovnováhu voda-soľ, telesnú teplotu a mnohé ďalšie. fyziologické ukazovatele. Je aktívny najmä v reakcii na pôsobenie krvných proteínov, ako je angiotenzín II, ktorý stimuluje pitie, a interleukín-1, ktorý spôsobuje horúčku.
Hematoencefalická bariéra je tiež nedostatočne vyvinutá u novorodencov a dojčiat, čo ich robí obzvlášť citlivými na toxické látky.
Klinický význam
Schopnosť určitých liekov prechádzať cez BBB je dôležitá charakteristika ich farmakokinetiku. Najmä je dôležité brať to do úvahy pri liečbe nervového systému. Napríklad niektoré antibiotiká prakticky nedokážu preniknúť do tkanív mozgu a miechy, zatiaľ čo iné to dokážu celkom ľahko. BBB zadržiava amíny dopamín a serotonín, ale umožňuje ich kyslým prekurzorom - L-DOPA a 5-hydroxytryptofánu - prejsť.
Dôležitým klinickým pozorovaním je, že hematoencefalická bariéra je narušená v oblastiach rastu nádoru – kapiláry opäť nemajú normálne kontakty s astrocytmi. Pomáha to pri diagnostike nádorov v centrálnom nervovom systéme: ak použijete albumín označený 131I, prenikne predovšetkým do nádorového tkaniva, aby ho bolo možné lokalizovať.
Pri tomto procese je významnou prekážkou prestupu látok z krvi do nervového tkaniva vrstva endotelových buniek mozgových kapilár. Kapiláry mozgu majú špecifickú štruktúru, ktorá ich odlišuje od kapilár iných orgánov. Dôležitá je aj hustota distribúcie kapilár na jednotku plochy v rôznych mozgových tkanivách.
Rrontoft (1955) pomocou izotopov fosforu (P32) a semikoloidného zlata (Au198) v experimente na králikoch ukázal, že množstvo látky, ktoré preniklo do mozgu, je úmerné ploche kapilárneho lôžka, tj hlavná membrána oddeľujúca krv a nervové tkanivo.
Oblasť hypotalamu v mozgu má najbohatšiu a najrozsiahlejšiu kapilárnu sieť. Takže podľa N.I. Grashchenkova majú jadrá okulomotorického nervu 875 kapilár na 1 mm, oblasť kalkarínovej drážky okcipitálneho laloku mozgovej kôry - 900, jadrá subbutticularis - 1100-1150, paraventrikulárne jadrá - 1650, supraoptické - 2600. Priepustnosť hematoencefalickej bariéry v oblasti hypotalamu je o niečo vyššia ako v iných častiach mozgu. Vysoká hustota kapilár a ich zvýšená priepustnosť v oblasti mozgu spojená so zrakovými funkciami vytvára priaznivé podmienky pre metabolizmus v nervové tkanivo vizuálna cesta.
Intenzitu fungovania BBB možno posudzovať podľa pomeru obsahu rôznych látok v mozgovom tkanive a cerebrospinálnej tekutine. Veľa údajov o BBB sa získalo štúdiom prenikania rôznych látok z krvi do cerebrospinálnej tekutiny. Je známe, že cerebrospinálny mok sa tvorí tak v dôsledku fungovania choroidálneho plexu, ako aj v dôsledku ependýmu komôr mozgu. N. Davson a kol. (1962) ukázali, že iónové zloženie cerebrospinálnej tekutiny je identické s vodným priestorom mozgu. Ukázalo sa tiež, že niektoré látky zavedené do mozgovomiechového moku vstupujú a sú distribuované v mozgových tkanivách nie difúzne, ale pozdĺž určitých anatomických dráh, vysoko závislých od hustoty kapilárnej siete a charakteristík metabolizmu v jednotlivých funkčných oblastiach mozgového tkaniva. mozog.
Bariérové štruktúry mozgu sú tiež cievne a bunkové membrány tvorené dvoma lipidovými vrstvami adsorbovaných proteínov. V tomto ohľade má koeficient rozpustnosti látok v lipidových tukoch rozhodujúci význam pri prechode cez BBB. Rýchlosť narkotický účinok celkové anestetiká je priamo úmerná koeficientu rozpustnosti v lipidoch (Meyer-Overtonov zákon). Nedisociované molekuly prenikajú do BBB rýchlejšie ako vysoko tonické látky a ióny s nízkou rozpustnosťou v lipidoch. Napríklad draslík prechádza cez BBB pomalšie ako sodík a bróm.
Pôvodné štúdie o funkčnej morfológii hematoencefalickej bariéry uskutočnil G. G. Avtandilov (1961) v experimente na psoch. Metódou injekcií dvojitej soli do spoločnej krčnej tepny a laterálnych komôr mozgu ukázal, že elektrolyty zavedené do krvi sa našli v medzibunkových priestoroch a v bazálnej membráne epitelu choroidálnych plexusov mozgu v priebehu niekoľkých minút. minút. Elektrolyty sa našli aj v základnej látke strómy choroidálnych plexusov.
S. Rapoport (2001) experimentálne určil stav BBB zavedením hypertonického roztoku arabinózy alebo manitolu do krčnej tepny. Po podaní počas 10 minút sa zaznamenalo 10-násobné zvýšenie priepustnosti bariéry. Trvanie zvýšenej priepustnosti bariéry sa môže zvýšiť na 30 minút, ak sa predbežná úprava uskutoční látkami, ktoré blokujú Ka+/Ca2+ kanály.
Endotelové bunky krvných kapilár mozgu tvoria za účasti astrocytov tesné spojenia, ktoré bránia prechodu látok rozpustených v krvi (elektrolyty, bielkoviny) alebo buniek. BBB chýba v zadnom laloku hypofýzy, v najzadnejšom poli kosoštvorcovej jamky, v plexus choroideus a v periventrikulárnych orgánoch. BBB oddeľuje extracelulárne prostredie mozgu od krvi a chráni nervové bunky pred zmenami koncentrácie elektrolytov, neurotransmiterov, hormónov, rastových faktorov a imunitných reakcií. Pri mnohých ochoreniach je narušená tvorba tesných spojení medzi bunkami BBB. K tomu dochádza napríklad pri mozgových nádoroch, ktoré neobsahujú funkčné astrocyty. Permeabilita BBB sa zvyšuje s hyperosmolaritou spôsobenou intravenóznym podaním hypertonické roztoky manitol alebo bakteriálna meningitída.
Hematoencefalická bariéra u novorodencov nie je vytvorená. Preto sa pri hyperbilirubinémii u novorodenca bilirubín dostáva do mozgu a poškodzuje jadrá mozgového kmeňa (kernikterus). Poškodenie bazálnych ganglií vedie k hyperkinéze.
systém periférne nervy nie sú chránené hematoencefalickou bariérou. Autoimunitné ochorenia postihujú korene miechové nervy(Guillain-Barrého syndróm) a neuromuskulárne synapsie (myasthenia gravis, myastenický syndróm).
Centrálna regulácia prívodu krvi do mozgu
Takmer všetky časti centrálneho nervového systému sa podieľajú na regulácii fungovania kardiovaskulárneho systému.
Existujú tri hlavné úrovne takejto regulácie.
- Kmeňové "stredy".
- "Centrá" hypotalamu.
- Vplyv určitých oblastí mozgovej kôry.
1. „Stredy kmeňa.“ V medulla oblongata, v oblasti retikulárnej formácie a v bulbárnych úsekoch mostíka, sú útvary, ktoré spolu tvoria kmeňové (medulárne) a romboencefalické obehové centrá.
2. „Centrá“ hypotalamu. Podráždenie retikulárnej formácie v oblasti strednej a diencephalon(oblasť hypotalamu) môže mať stimulačné aj inhibičné účinky na kardiovaskulárny systém. Tieto účinky sú sprostredkované cez kmeňové centrá.
3. Vplyv určitých oblastí mozgovej kôry. Krvný obeh ovplyvňujú časti kôry dvoch oblastí: a) neokortex; b) paleokortex.
Mozgové tkanivo je mimoriadne citlivé na znížený prietok krvi mozgom. Ak sa cerebrálny prietok krvi úplne zastaví, potom po 4 s jednotlivé porušenia funkcie mozgu a po 8-12 s dochádza k úplnej strate jeho funkcií, sprevádzanej stratou vedomia. Na EEG sú prvé poruchy zaznamenané po 4-6 s po 20-30 s spontánna elektrická aktivita mozgu úplne zmizne. Pri oftalmoskopii sa v sietnicových žilách identifikujú oblasti s agregáciou červených krviniek. Toto je znak zastavenia cerebrálneho prietoku krvi.
Autoregulácia cerebrálneho obehu
Stálosť prekrvenia mozgu je zabezpečená jeho autoreguláciou pri zmenách perfúzneho tlaku. V prípadoch zvýšenia krvný tlak- malé arteriálne cievy mozgu sa zužujú a pri poklese tlaku sa naopak rozširujú. Ak má systémový arteriálny tlak tendenciu postupne sa zvyšovať, prietok krvi mozgom sa spočiatku zvyšuje. Potom však klesá takmer na pôvodnú hodnotu, napriek tomu, že krvný tlak zostáva naďalej vysoký. Takáto autoregulácia a stálosť cerebrálneho prietoku krvi pri kolísaní krvného tlaku v určitých medziach sa uskutočňuje najmä myogénnymi mechanizmami, najmä Baylisovým efektom. Tento účinok pozostáva z priamych kontraktilných reakcií vlákien hladkého svalstva mozgových tepien v reakcii na rôzne stupne natiahnutia arteriálnym intravaskulárnym tlakom. Autoregulačná reakcia je tiež vlastná cievam cerebrálneho venózneho systému.
Pri rôznych patológiách môže byť narušená autoregulácia cerebrálny obeh. Ťažká stenóza vnútornej krčnej tepny s rýchlym poklesom systémového krvného tlaku o 20-40 mmHg. čl. viesť k zníženiu rýchlosti prietoku krvi v strede mozgová tepna o 20-25%. V tomto prípade dôjde k návratu rýchlosti prietoku krvi na počiatočnú úroveň až po 20-60 s. O normálnych podmienkach tento návrat nastáva v priebehu 5-8 s.
Autoregulácia cerebrálneho prekrvenia je teda jednou z najdôležitejších vlastností cerebrálnej cirkulácie Vďaka fenoménu autoregulácie môže mozog ako komplexný integrálny orgán fungovať na najpriaznivejšej, optimálnej úrovni.
Regulácia cerebrálneho obehu počas kolísania zloženia krvných plynov
Existuje jasná korelácia medzi prietokom krvi mozgom a zmenami v zložení krvných plynov (kyslík a oxid uhličitý). Stabilita udržiavania normálneho obsahu plynu v mozgovom tkanive má veľký význam. S nadbytkom oxidu uhličitého a znížením obsahu kyslíka v krvi dochádza k zvýšeniu prietoku krvi mozgom. Pri hypokapnii a (hyperoxii) zvýšení obsahu kyslíka v krvi sa pozoruje oslabenie cerebrálneho prietoku krvi. Široko používaný v klinike ako funkčný test vdychovanie zmesi kyslíka s 5% CO2. Zistilo sa, že maximálne zvýšenie rýchlosti prietoku krvi v strednej cerebrálnej artérii počas hyperkapnie (zvýšený obsah oxidu uhličitého v krvi) môže dosiahnuť 50 % v porovnaní s počiatočnou úrovňou. Maximálne zníženie rýchlosť prietoku krvi (až 35%) v porovnaní s počiatočnou úrovňou sa dosiahne pri hyperventilácii a znížení napätia oxidu uhličitého v krvi. Existuje množstvo metód na stanovenie lokálneho prietoku krvi mozgom (rádiologické metódy, techniky čistenia vodíka pomocou elektród implantovaných do mozgu). Po tom, čo R. Aaslid prvýkrát použil transkraniálnu dopplerografiu v roku 1987 na štúdium zmien cerebrálnej hemodynamiky vo veľkých cievach mozgu, táto metóda zistila široké uplatnenie na stanovenie prietoku krvi v cievach.
Pri nedostatku kyslíka a znížení jeho parciálneho tlaku v krvi dochádza k vazodilatácii, najmä arteriol. K dilatácii mozgových ciev dochádza aj pri lokálnom zvýšení obsahu oxidu uhličitého a (alebo) koncentrácie vodíkových iónov. Kyselina mliečna má tiež vazodilatačný účinok. Pyruvát má slabý vazodilatačný účinok a ATP, ADP, AMP a adenozín majú silný.
Metabolická regulácia cerebrálneho obehu
Početné štúdie preukázali, že čím vyšší a intenzívnejší je metabolizmus v určitom orgáne, tým väčší je prietok krvi v jeho cievach. To sa dosahuje v dôsledku zmien odporu voči prietoku krvi rozšírením lumenu krvných ciev. V takom vitálnom dôležité telo Rovnako ako mozog, ktorého spotreba kyslíka je extrémne vysoká, prietok krvi je udržiavaný na takmer konštantnej úrovni.
Základné princípy metabolickej regulácie cerebrálneho prekrvenia sformulovali Roy a Sherrinton už v roku 1890. Následne sa dokázalo, že za normálnych podmienok existuje úzka súvislosť a korelácia medzi aktivitou neurónov a lokálnym cerebrálnym prekrvením v tejto oblasti. . V súčasnosti je jasná závislosť prekrvenia mozgu od zmien funkčnej aktivity mozgu a duševnej činnosti osoba.
Nervová regulácia cerebrálneho obehu
Nervová regulácia lúmenu krvných ciev sa vykonáva pomocou autonómneho nervového systému.
Neurogénne mechanizmy sa aktívne podieľajú na rôznych typoch regulácie prietoku krvi mozgom. Úzko súvisia s autoreguláciou, metabolickou a chemickou reguláciou. V tomto prípade je dôležité podráždenie zodpovedajúcich baroreceptorov a chemoreceptorov. Eferentné vlákna smerujúce do mozgových ciev končia v zakončeniach axónov. Tieto axóny sú v priamom kontakte s bunkami hladkých svalových vlákien pialových artérií, ktoré zabezpečujú krvný obeh mozgovej kôry. V kôre veľký mozog sú v mimoriadne úzkom vzťahu medzi zásobovaním krvou, metabolizmom a funkciou. Senzorická stimulácia spôsobuje zvýšenie prietoku krvi v kortikálnych častiach tých analyzátorov, kde sa riešia aferentné impulzy. Korelácia funkcie mozgu a prietoku krvi mozgom, prejavujúca sa na všetkých úrovniach štruktúrna organizácia cortex, sa realizuje prostredníctvom systému pialových ciev. Vysoko rozvetvená sieť pialových ciev je hlavným článkom zabezpečujúcim adekvátny lokálny krvný obeh do mozgovej kôry.
Tkanivové dýchanie mozgu
Normálne fungovanie ľudského mozgu je spojené so spotrebou značného množstva biologickej energie. Táto energia pochádza hlavne z oxidácie glukózy. Glukóza je monosacharid zo skupiny aldohexóz, ktoré sú súčasťou polysacharidov a glykoproteínov. Je to jeden z hlavných zdrojov energie v tele zvierat. Glykogén je stálym zdrojom glukózy v tele. Glykogén (živočíšny cukor) je vysokomolekulárny polysacharid vytvorený z molekúl glukózy. Je to zásoba uhľohydrátov v tele. Glukóza je produktom úplnej hydrolýzy glykogénu. Krv vstupujúca do mozgu dodáva tkanivám potrebné množstvo glukózy a kyslíka. K normálnemu fungovaniu mozgu dochádza len pri stálom prísune kyslíka.
Glykolýza je komplexný enzymatický proces rozkladu glukózy, ktorý prebieha v tkanivách bez spotreby kyslíka. To produkuje kyselinu mliečnu, ATP a vodu. Glykolýza je zdrojom energie v anaeróbnych podmienkach.
K funkčným poruchám mozgovej činnosti dochádza aj pri nedostatočnom množstve glukózy v krvi. Pri podávaní inzulínu pacientom by ste mali byť opatrní, pretože nesprávne dávkovanie pri podávaní lieku môže viesť k hypoglykémii so stratou vedomia.
Rýchlosť spotreby kyslíka mozgom je v priemere 3,5 ml/100 g tkaniva za 1 min. Rýchlosť spotreby glukózy mozgom je 5,5 ml/100 g tkaniva za 1 min. Mozog zdravého človeka získava energiu predovšetkým výlučne z oxidácie glukózy. Viac ako 90 % glukózy využívanej mozgom podlieha aeróbnej oxidácii. Glukóza sa nakoniec oxiduje na oxid uhličitý, ATP a vodu. Pri nedostatku kyslíka v tkanivách sa hodnota anaeróbnej glykolýzy zvyšuje, jej intenzita sa môže zvýšiť 4-7 krát.
Anaeróbna metabolická cesta je menej ekonomická v porovnaní s aeróbnym metabolizmom. Rovnaké množstvo energie je možné získať z anaeróbneho metabolizmu, pričom sa odbúrava 15-krát viac glukózy ako z aeróbneho metabolizmu. Pri aeróbnom metabolizme sa rozkladom 1 mólu glukózy získa 689 kcal, čo sa rovná 2883 kJ voľnej energie. Pri anaeróbnom metabolizme sa rozkladom 1 mólu glukózy vyprodukuje iba 50 kcal, čo sa rovná 208 kJ voľnej energie. Napriek malému výdaju energie však v niektorých tkanivách zohráva úlohu anaeróbne štiepenie glukózy, najmä v bunkách sietnice. V pokoji je kyslík aktívne absorbovaný sivou hmotou mozgu. Biela hmota mozgu spotrebuje menej kyslíka. Pomocou pozitrónovej emisnej tomografie sa zistilo, že šedá hmota absorbuje kyslík 2-3 krát intenzívnejšie ako biela hmota.
V mozgovej kôre je vzdialenosť medzi susednými kapilárami 40 µm. Hustota kapilár v mozgovej kôre je päťkrát vyššia ako v bielej hmote mozgových hemisfér.
Za fyziologických podmienok je saturácia hemoglobínu kyslíkom asi 97 %. Preto, ak je potrebné zvýšiť potrebu kyslíka orgánu, dodanie kyslíka je možné najmä zvýšením rýchlosti prietoku krvi. So zvýšeným mozgová činnosť prísun kyslíka do nej sa zvyšuje najmä v dôsledku zníženia svalového tonusu cievnych stien. Rozšírenie mozgových ciev je uľahčené znížením napätia kyslíka (hypoxia), ako aj zvýšením napätia oxidu uhličitého v intracelulárnych a extracelulárnych priestoroch a zvýšením koncentrácie vodíkových iónov v extracelulárnom priestore.
Vplyv všetkých týchto faktorov však výrazne klesá s poklesom obsahu iónov vápnika v perivaskulárnom priestore, ktoré zohrávajú veľkú úlohu pri zabezpečovaní tonusu ciev. Zníženie koncentrácie vápenatých iónov v extracelulárnom prostredí vedie k rozšíreniu krvných ciev a zvýšenie k ich zúženiu.
Hlavnou zložkou (až 80 %) neurónových membrán a myelínu sú lipidy. Poškodenie bunkových membrán je jedným zo spúšťačov rozvoja mnohých patologických procesov pri rôznych ochoreniach zrakovej dráhy. V tomto prípade sa pozoruje voľná apikálna oxidácia a akumulácia produktov peroxidácie lipidov v postihnutej oblasti aj v krvi pacientov. Zistilo sa, že intenzita procesov peroxidácie lipidov je neoddeliteľne spojená so stavom antioxidačný systém telo. Pri rôznych ochoreniach, keď je narušená rovnováha medzi pro- a antioxidačnými procesmi, dochádza k deštrukcii bunkovej membrány a substancie. Zvýšená oxidácia lipidov voľnými radikálmi sa nachádza v oblastiach hypoxie, pri glaukóme, v sietnici oka pri vystavení nadmernému osvetleniu a i. patologické stavy vizuálna cesta.
Mikrocirkulácia mozgu
Mikrocirkuláciou sa rozumie súbor procesov prietoku krvi v cievach mikrocirkulačnej (terminálnej) výmeny medzi krvnou plazmou a intersticiálnou tekutinou, ako aj tvorba lymfy z intersticiálnej tekutiny. Práve v kapilárach (metabolických cievach) dochádza k výmene živín a produktov bunkového metabolizmu medzi tkanivami a cirkulujúcou krvou.
Mikrocirkulácia krvi pozostáva z troch hlavných zložiek:
- Mikrohemodynamika.
- Mikroreológia.
- Transkapilárna (hematózna) výmena - výmena prebiehajúca cez stenu kapilár a postkapilárnych venul medzi krvou a intersticiálnou tkanivovou tekutinou.
Lymfatické kapiláry prenikajú do tkanív takmer všetkých orgánov ľudského tela. Chýbajú však v mozgu, mieche a očnom nerve. Všetok výtok z mozgu a miechy prebieha cez žilového systému. Rôzne porušenia mikrocirkulácia hrá dôležitú úlohu v patogenéze a klinike mnohých ochorení zrakovej dráhy.
Poruchy cerebrálnej cirkulácie (ischémia)
Ischémia je oslabenie krvného obehu v orgáne alebo časti orgánu v dôsledku zníženia prietoku krvi, čo vedie k poruche prekrvenia tkanív. Reakcia centrálneho nervového systému na ischémiu je vyjadrená v excitácii obehových centier medulla oblongata sprevádzané najmä vazokonstrikciou. Poruchy cerebrálnej cirkulácie môžu mať všeobecný charakter (ochorenie srdca atď.) a lokálny (ischémia atď.). V tomto prípade reverzibilné a nezvratné zmeny v tkanivách a bunkách mozgu alebo jeho jednotlivých častí. Pri nedostatku kyslíka dochádza k narušeniu oxidačnej fosforylácie a následne syntézy ATP. Poškodenie bunkovej membrány, ku ktorému dochádza, je kritickým momentom pre rozvoj ireverzibilných (letálnych) zmien v bunke. Významné zvýšenie hladiny vápnika v cytoplazme je jednou z hlavných príčin biochemických a morfologických zmien vedúcich k bunkovej smrti.
Patologické zmeny v buničine nervové vlákno Biela hmota Mozog pozostáva zo zmien jeho dvoch hlavných prvkov – myelínového obalu a axiálneho valca. Bez ohľadu na dôvod prerušenia nervového vlákna dochádza v jeho periférnej časti k zmenám definovaným ako Wallerova degenerácia.
Pri výraznom stupni ischémie dochádza k koagulačnej nekróze neurónu (nervovej bunky). Anoxická (alebo homogenizujúca) zmena v neuróne je blízka ischemickej, pretože je tiež založená na procesoch koagulácie buniek. Smrť mozgových neurónov často sprevádza proces neuronofágie. V tomto prípade sa do nervovej bunky zavedú leukocyty alebo gliocyty sprevádzané procesmi fagocytózy.
Počas ischémie sa pozoruje obehová ischemická hypoxia. Môže byť akútna a chronická. Ischémia môže viesť k odumretiu jednotlivých neurónov alebo skupiny neurónov (neúplná nekróza) alebo k rozvoju infarktu jednotlivých oblastí mozgového tkaniva (úplná nekróza). Povaha a závažnosť týchto patologické zmeny je priamo závislá od veľkosti, trvania a lokalizácie cievnej mozgovej príhody.
Kompenzačno-adaptívne procesy v mozgu sú slabo vyjadrené. Regeneračné procesy rôznych mozgových tkanív sú veľmi obmedzené. Táto vlastnosť výrazne zhoršuje závažnosť a poruchy krvného obehu mozgového tkaniva. Nervové bunky a ich axóny sa neobnovujú. Separačné procesy sú nedokonalé a vyskytujú sa za účasti gliových a mezenchymálnych prvkov. Adaptačné a kompenzačné procesy v mozgu sa neuskutočňujú ani tak prostredníctvom obnovy poškodených štruktúr, ale prostredníctvom rôznych kompenzačných funkčných zmien.
Poruchy hematoencefalickej bariéry pri určitých patologických procesoch mozgu a jeho membrán
Rôzne patologické procesy vyvíjajúce sa v tkanivách a membránach mozgu majú množstvo znakov svojho priebehu. Nerovnaká citlivosť jednotlivých neurónov mozgu, odlišná v štruktúre a chémii, na rôzne vplyvy, regionálne vlastnosti krvného obehu, rôznorodosť reakcií neuroglií, nervových vlákien a mezenchymálnych prvkov vysvetľujú topografiu a polymorfizmus reakcií krvi. mozgová bariéra za rôznych podmienok. patologické procesy.
Hematoencefalická bariéra veľmi rýchlo reaguje na patologické procesy s rozvojom lokálneho alebo rozširujúceho sa edému. Keďže mozog sa nachádza v stiesnenom priestore lebečnej dutiny, už mierne zväčšenie jeho objemu v dôsledku edému vedie k morfologickým a funkčným poruchám hematoencefalickej bariéry. V dôsledku toho je narušený krvný obeh neurónov a výživa ich axónov. Zároveň trpí aj cerebrospinálna dynamika mozgu, čo prehlbuje vývoj patologického procesu v nervovom tkanive. Poruchy mikrocirkulácie a bariérových mechanizmov v určitých postihnutých oblastiach môžu viesť k zmenám funkcií synaptického aparátu neurónov v zrakovej dráhe, čo ovplyvňuje zrakové funkcie.
Vedenie vizuálnych nervových impulzov je tiež prudko narušené v dôsledku patologických zmien v pulpných nervových vláknach zrakovej dráhy. Patológia pulpného nervového vlákna pozostáva zo zmien v jeho dvoch hlavných zložkách: axiálnom valci a myelínovej pošve. Bez ohľadu na príčinu, ktorá spôsobila poškodenie nervového vlákna, vzniká v jeho periférnej časti súbor zmien, označovaných ako Wallerova degenerácia.
Pri skleróze multiplex dochádza hlavne k deštrukcii myelínu, ktorá prechádza štádiami Wallerovej degenerácie. Axiálne valce axónov trpia v menšej miere pri skleróze multiplex, ktorá v počiatočná fáza nespôsobuje ochorenie prudký pokles zrakové funkcie. Vedci analyzovali znaky klinických prejavov, údaje MRI, imunologické štúdie krvi a cerebrospinálnej tekutiny u pacientov so sklerózou multiplex s akútne prejavy choroby v detstva a u dospelých. U detí jednoznačne dominovali poruchy videnia v dôsledku neuritídy optický nerv a dysfunkcia mozgového kmeňa (závrat, nystagmus, poruchy okulomotorickej a tvárovej inervácie). Na začiatku debutu roztrúsená skleróza Deti mali častejšie ako dospelí dysfunkciu hematoencefalickej bariéry (100 a 50 %).
V diagnostike demyelinizačných ochorení centrálneho nervového systému V. Kalman, F. D. Liblin (2001) pripisujú význam novým klinické metódy výskum, ako aj imunologické údaje. Tieto klinické štúdie najlepšie odrážajú stav hematoencefalickej bariéry.
Poruchy funkcie hematoencefalickej bariéry boli zaznamenané aj pri Behcetovej chorobe s poškodením centrálneho nervového systému. Pri štúdiu spektra krvného séra a mozgovomiechového moku u pacientov s Behcetovou chorobou a poškodením CNS boli na rozdiel od pacientov s Behcetovou chorobou zvýšené beta (2) mikroglobulíny a albumín, avšak bez poškodenia CNS.
Z dôvodu porušenia miestna funkcia hematoencefalická bariéra môže spôsobiť dočasnú kortikálnu slepotu. L. Coelho a kol. (2000) popisujú 76-ročného pacienta, u ktorého sa po koronárnej angiografii vyvinula kortikálna slepota. Možné dôvody- poruchy osmotickej rovnováhy hematoencefalickej bariéry selektívne v oblasti okcipitálneho kortexu mozgu resp. imunologickej reakcie na kontrastnú látku. Po 2 dňoch sa zrak pacienta obnovil.
Spomedzi chorôb majú nádory mozgu, primárne aj metastatické, obzvlášť nepriaznivý vplyv na hematoencefalickú bariéru. Výsledok medikamentóznej liečby mozgových nádorov závisí od stupňa penetrácie a dopadu liečivá látka na postihnutých tkanivách. M. S. Zesniak a kol. (2001) ukázali, že biodegradovateľné polyméry môžu prechádzať chemoterapeutickými činidlami cez hematoencefalickú a cerebrospinálnu bariéru do mozgových gliómov. Nové polymérové technológie využívajú aj iné nechemoterapeutické činidlá, vrátane angiogenéznych činidiel a imunoterapií.
Vzhľadom na významnú úlohu angiogenézy pri raste nádorov, vrátane neoplázie centrálneho nervového systému, sa na liečbu používajú inhibítory nádorovej neovaskularizácie. Terapeutický potenciál týchto liečiv pri systémovom podávaní u pacientov s nádormi mozgu je však obmedzený v dôsledku prítomnosti anatomických a fyziologických bariér v centrálnom nervovom systéme, ktoré bránia liečivu preniknúť do nádoru. Terapeutická koncentrácia liečiva v nádore sa môže dosiahnuť implantáciou polymérov riadiacich uvoľňovanie na lokálne podanie priamo do nádorového parenchýmu, pričom sa obíde hematoencefalická bariéra. V tomto prípade je minimálny systémový toxické účinky. Použitím polymérov riadiacich uvoľňovanie sa dosiahol určitý úspech v antiangiogénnej terapii malígnych intrakraniálnych mozgových nádorov. Táto terapia môže byť kombinovaná s inými typmi liečby: chirurgickým zákrokom, ožarovaním, cytotoxickou chemoterapiou.
Pri poranení mozgu dochádza k závažnej a rýchlo sa rozvíjajúcej dysfunkcii hematoencefalickej bariéry. Podľa V.A. Kuksinského a kol. (1998), pri ťažkom traumatickom poranení mozgu je výrazne narušená priepustnosť hematoencefalickej bariéry a prudko stúpa obsah albumínu a L2-makroglobulínu v likvore. Zistilo sa, že čím je poranenie závažnejšie, tým je obsah týchto bielkovín v mozgovomiechovom moku vyšší. Zvýšený obsah v mozgovomiechovom moku L2-makroglobulínu, ktorý je spojený s endogénnymi protézami, pravdepodobne spôsobuje sekundárne poškodenie mozgového tkaniva. Údaje týchto autorov poukazujú na neoddeliteľný súvislý vzťah medzi likvorom komorového systému a likvorom.
Kompenzačno-adaptívne a ochranné funkcie hematoencefalickej bariéry majú svoje vlastné charakteristiky. Regenerácia mozgového tkaniva je veľmi obmedzená, čo zhoršuje výsledok akéhokoľvek patologického procesu v mozgu. Nervové bunky a ich axóny sa neregenerujú. Reparačné procesy v nervovom tkanive sú nedokonalé a vyskytujú sa za účasti gliových a mezenchymálnych prvkov. Väčšinou končia tvorbou jaziev alebo cýst. Kompenzácia funkcií, vrátane vizuálnych, sa nevykonáva ani tak obnovou štruktúry, ale bohatými interneurónovými spojeniami.
Histohematická bariéra - je to súbor morfologických štruktúr, fyziologických a fyzikálno-chemických mechanizmov, ktoré fungujú ako celok a regulujú tok látok medzi krvou a orgánmi.
Histohematické bariéry sa podieľajú na udržiavaní homeostázy tela a jednotlivých orgánov. V dôsledku prítomnosti histohematických bariér žije každý orgán vo svojom osobitnom prostredí, ktoré sa môže výrazne líšiť od zloženia jednotlivých zložiek. Obzvlášť silné bariéry existujú medzi mozgom, krvou a tkanivom pohlavných žliaz, krvou a vlhkosťou v očných komorách a krvou matky a plodu.
Histohematické bariéry rôznych orgánov majú rozdiely a množstvo spoločných štrukturálnych znakov. Priamy kontakt s krvou vo všetkých orgánoch má bariérovú vrstvu tvorenú endotelom krvných kapilár. Okrem toho sú štruktúrami HGB bazálna membrána (stredná vrstva) a adventiciálne bunky orgánov a tkanív (vonkajšia vrstva). Histohematické bariéry, meniace svoju priepustnosť pre rôzne látky, môžu obmedziť alebo uľahčiť ich dodanie do orgánu. Sú nepreniknuteľné pre množstvo toxických látok, čo dokazuje ich ochrannú funkciu.
Najdôležitejšie mechanizmy, ktoré zabezpečujú fungovanie histohematických bariér, sú ďalej rozoberané na príklade hematoencefalickej bariéry, ktorej prítomnosť a vlastnosti musí lekár obzvlášť často brať do úvahy pri užívaní liekov a rôznych účinkov na organizmus.
Hematoencefalická bariéra
Hematoencefalická bariéra je súbor morfologických štruktúr, fyziologických a fyzikálno-chemických mechanizmov, ktoré fungujú ako celok a regulujú tok látok medzi krvou a mozgovým tkanivom.
Morfologickým základom hematoencefalickej bariéry je endotel a bazálna membrána mozgových kapilár, intersticiálne elementy a glykokalyx, astrocyty neuroglie, pokrývajúce celý povrch kapilár nohami. Transportné systémy endotelu kapilárnych stien sa podieľajú na pohybe látok cez hematoencefalickú bariéru, vrátane vezikulárneho transportu látok (pino- a exocytóza), transportu cez kanály s alebo bez účasti nosných proteínov, enzýmových systémov, ktoré upravovať alebo ničiť prichádzajúce látky. Už bolo spomenuté, že špecializované vodné transportné systémy fungujú v nervovom tkanive pomocou akvaporínových proteínov AQP1 a AQP4. Tie tvoria vodné kanály, ktoré regulujú tvorbu cerebrospinálnej tekutiny a výmenu vody medzi krvou a mozgovým tkanivom.
Mozgové kapiláry sa líšia od kapilár v iných orgánoch tým, že endotelové bunky tvoria súvislú stenu. V miestach kontaktu sa vonkajšie vrstvy endotelových buniek spájajú a vytvárajú takzvané „tesné spojenia“.
Hematoencefalická bariéra vykonáva ochranné a regulačné funkcie pre mozog. Chráni mozog pred pôsobením množstva látok vznikajúcich v iných tkanivách, cudzorodých a toxických látok, podieľa sa na transporte látok z krvi do mozgu a je dôležitým účastníkom mechanizmov homeostázy medzibunkovej tekutiny. mozog a cerebrospinálny mok.
Hematoencefalická bariéra je selektívne priepustná pre rôzne látky. Niektoré biologicky aktívne látky, ako napríklad katecholamíny, cez túto bariéru prakticky neprechádzajú. Jedinou výnimkou sú malé oblasti bariéry na hranici s hypofýzou, epifýzou a niektoré oblasti, kde je priepustnosť hematoencefalickej bariéry pre mnohé látky vysoká. V týchto oblastiach sa nachádzajú kanály a interendotelové medzery prenikajúce do endotelu, ktorými látky prenikajú z krvi do extracelulárnej tekutiny mozgového tkaniva alebo do samotného mozgu. Vysoká priepustnosť hematoencefalickej bariéry v týchto oblastiach umožňuje biologicky aktívnym látkam (cytokínom, ) dostať sa k tým hypotalamickým neurónom a žľazovým bunkám, na ktorých je uzavretý regulačný okruh neuroendokrinných systémov tela.
Charakteristickou črtou fungovania hematoencefalickej bariéry je možnosť zmeny jej priepustnosti pre množstvo látok v rozdielne podmienky. Hematoencefalická bariéra je teda schopná reguláciou permeability zmeniť vzťah medzi krvou a mozgom. Regulácia sa uskutočňuje zmenou počtu otvorených kapilár, rýchlosti prietoku krvi, zmien priepustnosti bunkových membrán, stavu medzibunkovej látky, aktivity bunkových enzýmových systémov, pino- a exocytózy. Priepustnosť BBB môže byť výrazne narušená v podmienkach ischémie mozgového tkaniva, infekcie, vývoja zápalové procesy v nervovom systéme, jeho traumatické poškodenie.
Predpokladá sa, že hematoencefalická bariéra, ktorá síce vytvára významnú prekážku pre prenikanie mnohých látok z krvi do mozgu, ale zároveň umožňuje tým istým látkam, ktoré sa tvoria v mozgu, dobre prechádzať opačným smerom – z tzv. mozog do krvi.
Priepustnosť hematoencefalickej bariéry pre rôzne látky sa značne líši. Látky rozpustné v tukoch spravidla prenikajú do BBB ľahšie ako látky rozpustné vo vode. Ľahko preniká kyslíkom, oxidom uhličitým, nikotínom, etanol, heroín, antibiotiká rozpustné v tukoch ( chloramfenikol atď.)
Glukóza nerozpustná v tukoch a niektoré esenciálne aminokyseliny nemôžu prejsť do mozgu jednoduchou difúziou. Sacharidy sú rozpoznávané a prepravované špeciálnymi transportérmi GLUT1 a GLUT3. Tento transportný systém je natoľko špecifický, že rozlišuje medzi stereoizomérmi D- a L-glukózy: D-glukóza je transportovaná, ale L-glukóza nie. Transport glukózy do mozgového tkaniva je necitlivý na inzulín, ale je inhibovaný cytochalazínom B.
Transportéry sa podieľajú na transporte neutrálnych aminokyselín (napríklad fenylalanínu). Na transport množstva látok sa používajú aktívne transportné mechanizmy. Napríklad v dôsledku aktívneho transportu sa proti koncentračným gradientom prenášajú ióny Na +, K + a aminokyselina glycín, ktorá pôsobí ako inhibičný mediátor.
K prenosu látok pomocou rôznych mechanizmov teda dochádza nielen cez plazmatické membrány, ale aj cez štruktúry biologických bariér. Štúdium týchto mechanizmov je nevyhnutné na pochopenie podstaty regulačných procesov v tele.
Podľa Sternovej definície je hematoencefalická bariéra (BBB) súbor fyziologických mechanizmov a zodpovedajúcich anatomických štruktúr v centrálnom nervovom systéme, ktoré sa podieľajú na regulácii zloženia cerebrospinálnej tekutiny (CSF). Táto definícia je z knihy Pokrovského a Korotka „Fyziológia človeka“.
Hematoencefalická bariéra reguluje prienik biologicky aktívnych látok, metabolitov, chemických látok, pôsobiaci na citlivé štruktúry mozgu, zabraňuje vstupu cudzorodých látok, mikroorganizmov a toxínov do mozgu.
V predstavách o hematoencefalickej bariére sa ako hlavné ustanovenia zdôrazňujú nasledovné: 1) k prenikaniu látok do mozgu dochádza najmä nie cez likérové cesty, ale cez obehový systém na kapilárnej úrovni - nervová bunka; 2) hematoencefalická bariéra z veľkej časti nie je anatomická formácia, ale funkčný koncept, charakterizujúce určitý fyziologický mechanizmus. Ako každý fyziologický mechanizmus existujúci v tele, hematoencefalická bariéra je pod regulačným vplyvom nervového a humorálneho systému;
3) medzi faktormi, ktoré kontrolujú hematoencefalickú bariéru, je na prvom mieste úroveň aktivity a metabolizmus nervového tkaniva. Hlavnou funkciou charakterizujúcou hematoencefalickú bariéru je priepustnosť bunkovej steny. Požadovaná úroveň fyziologickej permeability, primeraná funkčnému stavu organizmu, určuje dynamiku vstupu fyziologicky aktívnych látok do nervových buniek mozgu.
Priepustnosť hematoencefalickej bariéry závisí od funkčný stav telo, obsah mediátorov, hormónov, iónov v krvi. Zvýšenie ich koncentrácie v krvi vedie k zníženiu priepustnosti hematoencefalickej bariéry pre tieto látky.
Funkčný diagram hematoencefalickej bariéry zahŕňa spolu s histohematickou bariérou neurogliu a systém likvorových priestorov. Histohematická bariéra má dvojakú funkciu: regulačnú a ochrannú. Regulačná funkcia zabezpečuje relatívnu stálosť fyzickej a fyzikálne a chemické vlastnosti, chemické zloženie, fyziologická aktivita medzibunkového prostredia orgánu v závislosti od jeho funkčného stavu. Ochrannou funkciou histohematickej bariéry je ochrana orgánov pred vstupom cudzorodých alebo toxických látok endo- a exogénneho charakteru.
Vedúcou zložkou hematoencefalickej bariéry, ktorá zabezpečuje jej funkcie, je stena mozgovej kapiláry. Existujú dva mechanizmy prenikania látky do mozgových buniek:
Prostredníctvom mozgovomiechového moku, ktorý slúži ako medzičlánok medzi krvou a nervovou alebo gliovou bunkou, ktorá plní nutričnú funkciu (tzv. dráha cerebrospinálnej tekutiny)
Cez stenu kapilár.
V dospelom organizme je hlavná cesta pohybu látok do nervových buniek hematogénna (cez steny kapilár); likérová cesta sa stáva pomocnou, doplnkovou.
Morfologickým substrátom BBB sú anatomické elementy nachádzajúce sa medzi krvou a nervovými bunkami (tzv. interendotelové kontakty, obaľujúce bunku vo forme tesného prstenca a zabraňujúce prenikaniu látok z kapilár). Procesy gliových buniek (koncové nohy astrocytov) obklopujúce kapiláru sťahujú jej stenu, čím sa znižuje filtračný povrch kapiláry a zabraňuje sa difúzii makromolekúl. Podľa iných predstáv sú gliové procesy kanály schopné selektívne extrahovať z krvného obehu látky potrebné na výživu nervových buniek a vracať ich metabolické produkty do krvi. Dôležité Funkcia BBB je spojená s takzvanou enzýmovou bariérou. V stenách mikrociev mozgu, v okolitej stróme spojivového tkaniva, ako aj v plexus chorioideus sa našli enzýmy, ktoré pomáhajú neutralizovať a ničiť látky prichádzajúce z krvi. Distribúcia týchto enzýmov je nerovnomerná v kapilárach rôznych mozgových štruktúr, ich aktivita sa mení s vekom a za patologických podmienok.
BBB sa považuje za samoregulačný systém, ktorého stav závisí od potrieb nervových buniek a úrovne metabolické procesy nielen v samotnom mozgu, ale aj v iných orgánoch a tkanivách tela. Priepustnosť BBB nie je rovnaká v rôznych častiach mozgu a je selektívna pre rôzne látky a je regulovaný nervovými a humorálnymi mechanizmami. Dôležitú úlohu v neurohumorálna regulácia Funkcie BBB zahŕňajú zmeny v intenzite metabolických procesov v mozgovom tkanive, čo dokazuje inhibičný účinok inhibítorov metabolických procesov na rýchlosť transportu aminokyselín do mozgu a stimuláciu ich absorpcie oxidačnými substrátmi.
Vykonáva sa regulácia funkcií hematoencefalickej bariéry vyššie oddelenia CNS a humorálne faktory. V regulácii hrá významnú úlohu hypotalamo-hypofýzový nadobličkový systém. Pri rôznych typoch cerebrálnej patológie, napríklad poranení, rôznych zápalových lézií mozgového tkaniva, je potrebné umelo znížiť úroveň priepustnosti hematoencefalickej bariéry. Farmakologické účinky je možné zvýšiť alebo znížiť prenikanie rôznych látok zavedených zvonka alebo cirkulujúcich v krvi do mozgu. Prienik rôznych patologických činiteľov do mozgu v oblasti hypotalamu, kde je „prerušená hematoencefalická bariéra“, je sprevádzaný rôznymi príznakmi porúch autonómneho nervového systému. Existuje dostatok dôkazov o poklese ochranná funkcia BBB pod vplyvom alkoholu, v podmienkach emočného stresu, prehriatia a podchladenia organizmu, vystavenie ionizujúce žiarenie Zároveň bola experimentálne stanovená schopnosť niektorých liečiv, napríklad pentamínu, etaminalu sodného, vitamínu P, znižovať prenikanie určitých látok do mozgu.
BBB je systém na ochranu mozgu pred vonkajšími škodlivými faktormi. Ako bolo uvedené vyššie, so zraneniami alebo patologickými procesmi môže byť narušená. Okrem toho si niektoré mikróby vyvinuli vysoko špecializované mechanizmy (stále zle pochopené) na prekonanie tejto bariéry. Je známe, že vírusy besnoty a vírusy herpes simplex(u ľudí) a reovírus (u pokusných zvierat) sa pohybom pozdĺž nervov dostávajú do centrálneho nervového systému a zapuzdrené baktérie a huby majú povrchové zložky, ktoré im umožňujú prejsť cez hematoencefalickú bariéru.
Mechanizmy na prekonanie hematoencefalickej bariéry sú teda vysoko špecializované. Sú teda prítomné len v určitých sérotypoch patogénov schopných spôsobiť meningitídu. Napríklad novorodeneckú meningitídu spôsobuje iba Streptococcus agalactiae, ktorý patrí do sérotypu III. Iné sérotypy sú tiež patogénne, ale spôsobujú infekčné procesy mimo centrálneho nervového systému. Táto selektivita je zjavne určená priestorovou štruktúrou kapsulárneho polysacharidu sérotypu III, pretože kapsulárne polysacharidy iných sérotypov obsahujú rovnaké zložky, ale majú odlišnú priestorovú štruktúru.
BBB funguje ako selektívny filter, ktorý prepúšťa niektoré látky do mozgovomiechového moku a nie iné, ktoré môžu cirkulovať v krvi, ale sú cudzie pre mozgové tkanivo. Adrenalín, norepinefrín, acetylcholín, dopamín, serotonín teda cez BBB neprechádzajú. kyselina gama-aminomaslová(GABA), penicilín, streptomycín.
Relevantnosť. Existencia hematoencefalickej bariéry (BBB) je nevyhnutnou a najdôležitejšou podmienkou normálneho fungovania centrálneho nervového systému (CNS), teda jednou z kľúčových úloh, ktorej riešenie je nielen zásadné, ale aplikovaný význam má aj štúdium mechanizmov fungovania BBB. Je známe, že fyziologická permeabilita BBB ustupuje patologickej pri rôznych typoch patológie CNS (ischémia, cerebrálna hypoxia, trauma a nádory, neurodegeneratívne ochorenia) a zmeny permeability sú selektívne a často spôsobujú neúčinnosť farmakoterapie.
Hematoencefalická bariéra(BBB) - vykonáva aktívnu interakciu medzi krvným obehom a centrálnym nervovým systémom, pričom je vysoko organizovaným morfofunkčným systémom lokalizovaným na vnútornej membráne krvných ciev mozgu a zahŕňa [ 1 ] cerebrálne endotelové bunky a [ 2 ] komplex nosných konštrukcií: [ 2.1 ] bazálna membrána, ku ktorej prilieha mozgové tkanivo [ 2.2 ] pericyty a [ 2.3 ] astrocyty (existujú správy, že neurónové axóny, ktoré obsahujú vazoaktívne neurotransmitery a peptidy, môžu tiež tesne hraničiť s endotelovými bunkami, ale tento názor nezdieľajú všetci výskumníci). Až na zriedkavé výnimky je BBB dobre vyvinutá vo všetkých cievach mozgovej mikrovaskulatúry s priemerom menším ako 100 µm. Tieto cievy, ktoré zahŕňajú samotné kapiláry, ako aj pre- a post-kapiláry, sú spojené do konceptu mikrociev.
Poznámka!
Len malému počtu mozgových útvarov (asi 1 – 1,5 %) chýba BBB. Medzi takéto formácie patria: choroidálne plexy (hlavné), epifýza, hypofýza a šedý tuberkul. V týchto štruktúrach je však hematoencefalická bariéra, ale inej štruktúry.
prečítaj si aj príspevok: Neuroglia(na webovú stránku)
BBB pôsobí ako bariéra (obmedzujúca transport potenciálne toxických a nebezpečné látky: BBB - vysoko selektívny filter), transportné a metabolické (zabezpečuje transport plynov, živín do mozgu a odstraňovanie metabolitov), imunitné a neurosekrečné funkcie, bez ktorých nie je možné normálne fungovanie centrálneho nervového systému.
Endoteliocyty. Primárnou a najdôležitejšou štruktúrou BBB sú endoteliocyty cerebrálnych mikrociev (ECM), ktoré sa výrazne líšia od podobných buniek iných orgánov a tkanív tela. Sú to tí, ktorým je dané [ !!! ] hlavná úloha priamej regulácie priepustnosti BBB. Jedinečný štrukturálne charakteristiky ECM sú: [ 1 ] prítomnosť tesných spojení spájajúcich membrány susedných buniek, ako je zipsový zámok, [ 2 ] vysoký obsah mitochondrií, [ 3 ] nízky level pinocytóza a [ 4 ] absencia okienok. Tieto bariérové vlastnosti endotelu určujú veľmi vysokú transendotelovú rezistenciu (od 4000 do 8000 W/cm2 in vivo a až 800 W/cm2 v kokultúrach endotelových buniek s astrocytmi in vitro) a takmer úplnú nepriepustnosť bariérovej endotelovej monovrstvy hydrofilné látky. Živiny potrebné pre centrálny nervový systém (glukóza, aminokyseliny, vitamíny atď.), ako aj všetky bielkoviny, sa cez BBB transportujú len aktívne (t. j. pri spotrebe ATP): buď endocytózou sprostredkovanou receptormi, resp. pomocou konkrétnych transportérov. Hlavné rozdiely medzi endotelovými bunkami BBB a periférnymi cievami sú uvedené v tabuľke:
Okrem týchto vlastností ECM BBB vylučuje látky, ktoré regulujú funkčnú aktivitu kmeňových buniek centrálneho nervového systému v postnatálnom období: leukemický inhibičný faktor - LIF, mozgový neurotrofický faktor - BDNF, kostný morfogén - BMP, fibroblastový rastový faktor - FGF atď. ECM tvorí aj tzv. transendotel elektrický odpor- bariéra pre polárne látky a ióny.
bazálnej membrány. ECM obklopuje a podporuje extracelulárnu matricu, ktorá ich oddeľuje od periendotelových štruktúr. Ďalším názvom pre túto štruktúru je bazálna membrána (BM). Procesy astrocytov obklopujúcich kapiláry, ako aj pericyty, sú uložené v bazálnej membráne. Extracelulárna matrica je NEbunková zložka BBB. Matrica obsahuje laminín, fibronektín, Rôzne druhy kolagény, tenascín a proteoglykány exprimované pericytmi a endotelovými bunkami. BM poskytuje mechanickú podporu bunkám, ktoré ho obklopujú, pričom oddeľuje kapilárne endotelové bunky od buniek mozgového tkaniva. Okrem toho poskytuje substrát pre migráciu buniek a pôsobí aj ako bariéra pre makromolekuly. Bunkovú adhéziu k BM určujú integríny – transmembránové receptory, ktoré spájajú prvky bunkového cytoxeletónu s extracelulárnou matricou. BM, obklopujúca endotelové bunky súvislou vrstvou, je poslednou fyzikálnou bariérou pre transport veľkých molekulárnych látok v BBB.
Pericytes. Pericyty sú predĺžené bunky umiestnené pozdĺž pozdĺžnej osi kapiláry, ktoré svojimi početnými výbežkami pokrývajú kapiláry a postkapilárne venuly a kontaktujú endotelové bunky, ako aj neurónové axóny. Pericyty prenášajú nervový impulz z neurónu do endotelových buniek, čo vedie k akumulácii alebo strate tekutiny bunkou a v dôsledku toho k zmene priesvitu krvných ciev. V súčasnosti sa pericyty považujú za málo diferencované bunkové elementy zapojené do angiogenézy, endoteliálnej proliferácie a zápalových reakcií. Pôsobia stabilizačne na novovzniknuté cievy a zastavujú ich rast, ovplyvňujú proliferáciu a migráciu endotelových buniek.
Astrocyty. Činnosť všetkých transportných systémov BBB je riadená astrocytmi. Tieto bunky obalujú cievy svojimi zakončeniami a sú v priamom kontakte s endotelovými bunkami, majú významný vplyv na tvorbu tesných spojení medzi endotelovými bunkami a určujú vlastnosti endotelových buniek BBB. V tomto prípade endotelové bunky získavajú schopnosť zvýšiť extrúziu xenobiotík z mozgového tkaniva. Astrocyty, rovnako ako pericyty, sprostredkúvajú regulačné signály z neurónov do vaskulárnych endotelových buniek prostredníctvom vápnikom sprostredkovaných a purinergných interakcií.
Neuróny. Mozgové kapiláry sú inervované norepinefrínom, serotonínom, cholínom a GABAergnými neurónmi. V tomto prípade sú neuróny súčasťou neurovaskulárnej jednotky a majú významný vplyv na funkcie BBB. Indukujú expresiu proteínov spojených s BBB v mozgových endotelových bunkách, regulujú lúmen mozgových ciev a permeabilitu BBB.
Poznámka! Štruktúry uvedené vyššie (1 - 5) tvoria prvé, [ 1 ] fyzická alebo štrukturálna zložka BBB. Po druhé, [ 2 ] biochemická zložka, tvorená transportnými systémami, ktoré sa nachádzajú na luminálnej (smerom k lúmenu cievy) a abluminálnej (vnútornej alebo bazálnej) membráne endotelovej bunky. Transportné systémy môžu uskutočňovať prenos látok z krvného obehu do mozgu (influx) a/alebo spätný transport z mozgového tkaniva do krvného obehu (eflux).
Prečítajte si tiež:
článok „Moderné predstavy o úlohe narušenej rezistencie hematoencefalickej bariéry v patogenéze ochorení centrálneho nervového systému. Časť 1: Štruktúra a tvorba hematoencefalickej bariéry" Blinov D.V., Štátna rozpočtová vzdelávacia inštitúcia vyššieho odborného vzdelávania, Ruská národná výskumná lekárska univerzita pomenovaná po. N.I. Pirogov Ministerstvo zdravotníctva Ruskej federácie, Moskva (časopis „Epilepsia a paroxyzmálne stavy"Č. 3, 2013) [čítať];
článok „Moderné predstavy o úlohe narušenej rezistencie hematoencefalickej bariéry v patogenéze ochorení centrálneho nervového systému. Časť 2: Funkcie a mechanizmy poškodenia hematoencefalickej bariéry“ Blinov D.V., GBOU VPO RNIMU im. N.I. Pirogov Ministerstvo zdravotníctva Ruskej federácie, Moskva (časopis „Epilepsia a paroxyzmálne stavy“ č. 1, 2014) [čítať];
článok „Základné funkcie hematoencefalickej bariéry“ od A.V. Morgun, Štátna lekárska univerzita v Krasnojarsku pomenovaná po. Prednášal prof. V.F. Voino-Yasenetsky (Siberian Medical Journal, č. 2, 2012) [čítať];
článok „Základné a aplikované aspekty štúdia hematoencefalickej bariéry“ od V.P. Čechhonin, V.P. Baklaushev, G.M. Yusubalieva, N.E. Volgina, O.I. Gurina; Katedra lekárskych nanobiotechnológií Ruskej národnej výskumnej lekárskej univerzity pomenovaná po. N.I. Pirogov, Moskva; FSBI „Štát vedecké centrum sociálna a súdna psychiatria pomenovaná po. V.P. Serbsky“ Ministerstva zdravotníctva Ruskej federácie (časopis „Bulletin Ruskej akadémie lekárskych vied“ č. 8, 2012) [čítať];
článok „Priepustnosť hematoencefalickej bariéry je normálna, v prípadoch narušeného vývoja mozgu a neurodegenerácie“ N.V. Kuvacheva a kol., Štátna lekárska univerzita v Krasnojarsku. Profesor V.F. Voino-Yasenetsky Ministerstvo zdravotníctva Ruskej federácie, Krasnojarsk (Vestník neurológie a psychiatrie, č. 4, 2013) [čítať]
prečítaj si aj príspevok: Neurovaskulárna jednotka(na webovú stránku)
© Laesus De Liro
Vážení autori vedeckých materiálov, ktoré používam vo svojich správach! Ak to považujete za porušenie „Ruského autorského zákona“ alebo by ste chceli, aby bol váš materiál prezentovaný v inej forme (alebo v inom kontexte), v tomto prípade mi napíšte (na poštovú adresu: [chránený e-mailom]) a všetky porušenia a nepresnosti okamžite odstránim. Ale keďže môj blog nemá [pre mňa osobne] žiadny komerčný účel (ani základ), ale má čisto vzdelávací účel (a spravidla má vždy aktívny odkaz na autora a jeho vedeckú prácu), tak by som som vám vďačný za možnosť urobiť nejaké výnimky pre moje správy (v rozpore s existujúcimi právnymi normami). S pozdravom, Laesus De Liro.
Príspevky z tohto denníka od značky „neuroanatómia“.
-
... mozgové cievy majú množstvo unikátnych štrukturálnych a funkčné charakteristiky, čím sa odlišujú od ciev iných orgánov a tkanív. V…
Insula (lalok ostrova)
... jediný lalok mozgu, ktorý nemá prístup k jeho povrchu. Ostrovný lalok (ostrovček, ostrovček alebo ostrov Reil) (ďalej len OD) -…
Dezorientácia v priestore
TOPOGRAFICKÁ DEZORIENTÁCIA Topografická dezorientácia [u človeka] je chápaná ako narušenie jeho schopnosti rozoznávať terén a jeho...
