Hematoencefalická bariéra

Hematoencefalická bariéra slouží jako přirozená bariéra mezi centrálním nervovým systémem (CNS) a krevním řečištěm. Umožňuje pouze selektivní hromadnou přepravu. Poruchy hematoencefalické bariéry mohou vést k závažným mozkovým onemocněním.

Co je hematoencefalická bariéra?

Krv-bariéra mozku odděluje podmínky prostředí v mozku a v krevním řečišti. V mozku probíhají velmi složité a doladěné procesy, jejichž narušení by mělo nepředvídatelné důsledky. Krve-mozková bariéra proto chrání CNS před patogeny, toxiny, protilátkami, leukocyty, před vlivem neurotransmiterů v krvi a před změnami hodnoty pH.

Současně je třeba zajistit, aby se do CNS dodávaly základní živiny a látky, které jsou nezbytné pro jeho funkci. Totéž platí pro odstraňování produktů degradace z metabolismu mozku. Bariéra proto není zcela hermeticky utěsněna, ale selektivně propustná. Transport důležitých látek mezi krevním oběhem a mozkem je regulován pasivními a aktivními difúzními procesy a selektivními chemickými procesy. Esenciální molekuly, jako je voda, kyslík a důležité živiny, mohou procházet hematoencefalickou bariérou bez omezení.

Anatomie a struktura

Krevně-mozková bariéra sestává z endoteliálních buněk, pericytů a astrocytů. Endoteliální buňky tvoří nejvnitřnější vrstvu stěny kapilár. Tyto buňky mimo jiné regulují výměnu látek mezi tkání a krví.

V hematoencefalické bariéře mají endoteliální buňky takzvané těsné spojení. Jedná se o úzké pásy membránových proteinů, které spojují endoteliální buňky tak pevně, že vytvářejí vrstvu, která je nepropustná pro mnoho látek. Pouze velmi malé molekuly mohou difundovat skrz tuto vrstvu. Výměně látek mezi buňkou a prostorem mezi buňkami je do značné míry zabráněno. Percyty jsou zase umístěny na vnější stěně kapilár a jsou to pojivové tkáňové buňky. Jsou spojeny s endotelovými buňkami prostřednictvím kanálů buňka-buňka, mezery.

Interakce obou typů buněk prostřednictvím těchto kanálů řídí membránový potenciál, který je zodpovědný za selektivní difúzi látek. Jako tzv. Pavoučí buňky představují astrocyty většinu gliových buněk v CNS a zásobují neurony živinami prostřednictvím jejich kontaktu s krevními cévami. V jejich membráně jsou receptory pro neurotransmitery.Kromě toho indukují hematoencefalickou bariéru přes membránu limitans glialis perivcularis (hraniční membrána obklopující krevní cévy mozku) a současně ji udržují.

Funkce a úkoly

Kromě své ochranné funkce pro CNS před škodlivými vlivy, hematoencefalická bariéra také reguluje transportní procesy mezi krevním oběhem a mozkem. Tento transport řídí různé fyzikální a chemické procesy. Většina rozpustných látek, které mohou tuto bariéru dokonce překonat, prochází difuzí. Protože hematoencefalická bariéra je pevně uzavřena těsnými spojeními, nemůže k difúzi dojít prostřednictvím mezibuněčných trhlin jako u jiných orgánů.

Látky lze přenášet pouze kapilárními cévami mozku transmembránovým transportem. Volná difúze je nejjednodušší formou tohoto transportu, malé lipofilní molekuly mohou pasivně difundovat přes buněčné membrány epitelu a dokonce i přes těsné spojení. Malé polární molekuly, jako je voda, podléhají propustnosti zprostředkované kanálem. Některé kanálové proteiny, aquaporiny, zprostředkovávají transport vody hematoencefalickou bariérou, a tím současně regulují vodní rovnováhu mozku. Pro velké a polární, ale životně důležité molekuly živin, jako je glukóza nebo mnoho aminokyselin, existují určité transportní molekuly, které usnadňují difúzi odpovídajících látek.

Protože tyto formy difúze nevyžadují žádnou energii, jedná se o pasivní difúze. Existují však také látky, které lze transportovat pouze pomocí ATP, tj. Dodáním energie. Aktivní transportéry jsou tzv. „Čerpadla“, která využívají energii k posunu substrátů proti koncentračnímu gradientu. Vybrané molekuly procházejí hematoencefalickou bariérou pomocí speciálních receptorů, které jsou konkrétně odpovědné za jejich transport.

Nemoci

Poruchy hematoencefalické bariéry mohou vést k různým neurologickým onemocněním. Počáteční onemocnění, jako je diabetes mellitus, zánět v mozku nebo mozkové nádory, často tuto bariéru poškozují.

Dlouhodobými důsledky jsou poškození mozku. Některé patogeny mohou procházet hematoencefalickou bariérou. To zahrnuje virus HI. Některé bakterie, jako je Escherichia coli, někdy překonají ochranné mechanismy bariéry uvolněním speciálních toxinů. Když buňky pro vlastní imunitní obranu těla překročí hematoencefalickou bariéru, může se rozvinout klinický obraz roztroušené sklerózy. Studie ukázaly, že neurodegenerativní onemocnění, jako je Alzheimerova choroba, také propouštějí bariéru mezi mozkem a krevním oběhem.

To může být výchozím bodem pro rozsáhlý zánik mozkových buněk. Je známo, že zneužívání alkoholu je hlavním rizikovým faktorem pro neurologická onemocnění. Chronická konzumace alkoholu poškozuje hematoencefalickou bariéru s nepředvídatelnými následky. Funkční poruchy bariéry podporují bakteriální infekce a autoimunologicky vyvolané zánětlivé reakce v mozku. Zneužívání nikotinu je také rizikovým faktorem, pokud jde o poškození hematoencefalické bariéry, která podporuje kardiovaskulární onemocnění, která mají zase hlavní vliv na výkon mozku.

Kuřáci jsou vystaveni vyššímu riziku vzniku bakteriální meningitidy. Výzkum ukázal, že nikotin mění strukturu hematoencefalická bariéra. Proteiny těsných spojů jsou distribuovány odlišně a nemohou již plně vykonávat svou funkci. Diskutován je také vliv elektromagnetického záření na hematoencefalickou bariéru. Jsou prokázány jejich negativní účinky na zdraví v rozsahu megahertzů až gigahertzů pro vysokou hustotu energie. Vysoká hustota energie elektromagnetického záření vede k měřitelnému oteplování v postižené tkáni. Rozsah, v jakém oteplování poškozuje hematoencefalickou bariéru, musí být prozkoumán.

Zde najdete své léky

Typická a běžná onemocnění mozku

• demence
• Creutzfeldt-Jakobova nemoc
• Paměť zaniká
• Mozkové krvácení
• Meningitida