Войти
| Гематоэнцефалический барьер | |
|---|---|
 Проницаемость растворенных веществ на BBB. vs. сосудистое сплетение | |
| Подробности | |
| Система | Нейроиммунная система |
| Идентификаторы | |
| Акроним (ы) | BBB |
| MeSH | D001812 |
| Анатомическая терминология [редактировать в Викиданных ] | |
гематоэнцефалический барьер (BBB ) - это высокоселективная полупроницаемая граница эндотелиальных клеток, предотвращающая растворяет в циркулирующей крови в результате неселективного перехода в внеклеточную жидкость центральной нервной системы, где находятся нейроны. Гематоэнцефалический барьер образован эндотелиальными клетками стенки капилляра, астроцитами кончиками ножек, окружающих капилляр, и перицитами, внедренными в капилляр базальная мембрана. Эта система обеспечивает прохождение некоторых молекул за счет пассивной диффузии, а также селективный транспорт различных питательных веществ, ионов, органических анионов и макромолекул, таких как глюкоза, вода и аминокислоты, которые имеют решающее значение для нервной функции.
Гематоэнцефалический барьер ограничивает прохождение патогенов, диффузию растворенных веществ в крови и крупных или гидрофильные молекулы в спинномозговую жидкость, обеспечивая при этом диффузию гидрофобных молекул (O 2, CO 2, гормоны) и малых полярных молекул. Клетки барьера активно транспортируют продукты метаболизма, такие как глюкоза, через барьер, используя специфические транспортные белки.
Специализированные структуры мозга, участвующие в сенсорной и секреторной интеграции в мозговых нервных цепях - околожелудочковые органы и сосудистое сплетение - имеют высокопроницаемые капилляры.
Часть сети капилляров, снабжающих клетки мозга 
Астроциты 1 типа, окружающие капилляры в головном мозге 
Рисунок, показывающий строение кровеносных сосудов внутри головного мозга Гематоэнцефалический барьер является результатом избирательности плотных контактов между эндотелиальными клетками мозга. столбы, ограничивающие прохождение растворенных веществ. На границе между кровью и мозгом к эндотелиальным клеткам непрерывно примыкают эти плотные соединения, которые состоят из более мелких субъединиц трансмембранных белков, таких как окклюдин, клаудин, соединительная молекула адгезии. Каждый из этих трансмембранных белков заякорен в эндотелиальных клетках с помощью другого белкового комплекса, который включает белок 1 плотного соединения и связанные с ним белки.
Гематоэнцефалический барьер состоит из эндотелиальных клеток, ограничивающих прохождение вещества из крови более избирательно, чем эндотелиальные клетки капилляров в других частях тела. Астроциты проекции клеток, называемые астроцитарными стопами (также известные как «glia limitans »), окружают эндотелиальные клетки ГЭБ, обеспечивая биохимическую поддержку этих клеток. ГЭБ отличается от очень похожего гематоэнцефалического барьера, который является функцией хориоидальных клеток сосудистого сплетения, и от гемато-ретинального барьера, которые можно рассматривать как часть целого царства таких барьеров.
Некоторые области человеческого мозга не находятся на мозговой стороне ГЭБ. Некоторые примеры этого включают окружные желудочковые органы, крышу третьего и четвертого желудочков, капилляры в шишковидной железе на крыше промежуточного мозга и шишковидная железа. Шишковидная железа секретирует гормон мелатонин «непосредственно в системный кровоток», таким образом, на мелатонин не влияет гематоэнцефалический барьер.
Гематоэнцефалический барьер барьер, кажется, функционирует ко времени рождения. P-гликопротеин, транспортер, уже существует в эндотелии эмбриона.
Измерение поглощения мозгом различных растворенных веществ, переносимых с кровью, показало, что эндотелиальные клетки новорожденных были функционально подобны для взрослых, что указывает на то, что селективный ГЭБ действует при рождении.
Гематоэнцефалический барьер действует эффективно, защищая мозг от циркулирующих патогенов. Соответственно, передаваемые с кровью инфекции головного мозга встречаются редко. Инфекции мозга, которые действительно возникают, часто трудно поддаются лечению. Антитела слишком велики, чтобы преодолевать гематоэнцефалический барьер, и только некоторые антибиотики способны проходить. В некоторых случаях лекарство необходимо вводить непосредственно в спинномозговую жидкость, где оно может попасть в мозг, пересекая гематоэнцефалический барьер.
Гематоэнцефалический барьер может стать негерметичным при некоторых неврологических заболеваниях., например, боковой амиотрофический склероз, эпилепсия, травмы и отек головного мозга, а также при системных заболеваниях, таких как печеночная недостаточность. Гематоэнцефалический барьер становится более проницаемым во время воспаления, потенциально позволяя антибиотикам и фагоцитам перемещаться через ГЭБ.
Циркум-желудочковые органы (CVO) - это отдельные структуры, расположенные рядом с четвертым желудочком или третьим желудочком в головном мозге, и характеризуются плотными капиллярными слоями с проницаемыми эндотелиальными клетками, в отличие от тех гематоэнцефалического барьера. В число CVO, имеющих высокопроницаемые капилляры, входят area postrema, subfornical organ, сосудистый орган lamina terminalis, срединное возвышение, шишковидная железа и три доли гипофиза.
Проницаемые капилляры сенсорных ОВО (область postrema, субфорный орган, сосудистый орган терминальной пластинки) позволяют быстро определять циркулирующие сигналы в системной крови, в то время как те из секреторных CVO (срединное возвышение, шишковидная железа, доли гипофиза) способствуют транспортировке сигналов, полученных из мозга, в циркулирующую кровь. Следовательно, проницаемые капилляры CVO являются точкой двунаправленной связи между кровью и мозгом для нейроэндокринной функции.
Пограничные зоны между тканями мозга «позади» гематоэнцефалический барьер и зоны, «открытые» для сигналов крови в некоторых CVO, содержат специализированные гибридные капилляры, которые более проницаемы, чем типичные капилляры головного мозга, но не так проницаемы, как капилляры CVO. Такие зоны существуют на границе области postrema - nucleus tractus solitarii (NTS) и срединного возвышения - гипоталамического дугообразного ядра. Эти зоны, по-видимому, функционируют как области быстрого транзита для структур мозга, участвующих в различных нервных цепях, таких как NTS и дугообразное ядро, для приема сигналов крови, которые затем передаются в нервный сигнал. Проницаемая капиллярная зона, разделяемая между срединным возвышением и дугообразным ядром гипоталамуса, дополнена широкими перикапиллярными пространствами, облегчая двунаправленный поток растворенных веществ между двумя структурами и указывая на то, что срединное возвышение является не только секреторным органом, но также может быть сенсорным органом..
Гематоэнцефалический барьер образован эндотелием капилляров головного мозга и исключает из мозга 100% нейротерапевтических средств с большими молекулами и многое другое. чем 98% всех низкомолекулярных препаратов. Преодоление трудности доставки терапевтических агентов в определенные области мозга представляет собой серьезную проблему для лечения большинства заболеваний мозга. Выполняя нейропротекторную роль, гематоэнцефалический барьер препятствует доставке многих потенциально важных диагностических и терапевтических средств в мозг. Терапевтические молекулы и антитела, которые в противном случае могли бы быть эффективными в диагностике и терапии, не проникают через ГЭБ в адекватных количествах.
Механизмы нацеливания лекарств в мозг включают прохождение либо «сквозь», либо «позади» ГЭБ. Способы доставки лекарственного средства в мозг в стандартных дозах через ГЭБ влекут за собой его нарушение осмотическими средствами или биохимически за счет использования вазоактивных веществ, таких как брадикинин, или даже путем локального воздействия сфокусированным ультразвуком высокой интенсивности (HIFU).
. Другие методы, используемые для прохождения через ГЭБ, могут повлечь за собой использование эндогенных транспортных систем, включая переносчики, опосредованные переносчиками, таких как переносчики глюкозы и аминокислот, рецептор-опосредованный трансцитоз для инсулина или трансферрина, а также блокирование активных переносчиков оттока, таких как р-гликопротеин. Некоторые исследования показали, что векторы, нацеленные на переносчики ГЭБ, такие как рецептор трансферрина, остаются захваченными в эндотелиальных клетках капилляров головного мозга, вместо того, чтобы переноситься через ГЭБ в целевая область.
Нанотехнологии находятся в стадии предварительных исследований на предмет их способности облегчить перенос лекарств через ГЭБ. Эндотелиальные клетки капилляров и связанные с ними перициты могут быть аномальными в опухолях, а гематоэнцефалический барьер не всегда может быть неповрежденным в опухолях мозга. Другие факторы, такие как астроциты, могут способствовать устойчивости опухолей головного мозга к терапии с использованием наночастиц. Жирорастворимые молекулы с массой менее 400 дальтон могут свободно диффундировать мимо ГЭБ посредством липид опосредованной пассивной диффузии.
Предварительные исследования показывают что у людей с ранней стадией болезни Альцгеймера может наблюдаться «негерметичный» ГЭБ. Капиллярная форма церебральной амилоидной ангиопатии, состояния, часто сопутствующего болезни Альцгеймера из-за роли белка бета-амилоида, также связана с повышенной проницаемостью ГЭБ.
Пол Эрлих был бактериологом, изучавшим окрашивание, процедуру, которая используется во многих микроскопических исследованиях, чтобы сделать тонкие биологические структуры видимыми с помощью химические красители. Когда Эрлих вводил некоторые из этих красителей (в частности, анилиновые красители, которые тогда широко использовались), краситель окрашивал все органы некоторых видов животных, за исключением их мозга.. В то время Эрлих объяснил это отсутствие окрашивания тем, что мозг просто не собирал столько красителя.
Однако в более позднем эксперименте в 1913 году Эдвин Гольдман (один из экспериментов Эрлиха) студенты) вводили краситель непосредственно в спинномозговую жидкость мозга животных. Затем он обнаружил, что мозг действительно стал окрашенным, а остальная часть тела - нет, что продемонстрировало существование разделения между ними. В то время считалось, что кровеносные сосуды сами несут ответственность за барьер, поскольку очевидной мембраны обнаружить не удалось. Концепция гематоэнцефалического барьера (тогда называемого гематоэнцефалическим барьером ) была предложена берлинским врачом Левандовски в 1900 году.
СМИ, относящиеся к гематоэнцефалическому барьеру на Wikimedia Commons