Hematoencefalická bariéra je druh bariéry, ktorá zabraňuje prenikaniu toxických látok, mikroorganizmov a antibiotík do mozgového tkaniva z krvi.
Mozgová bariéra je filter, cez ktorý sa z tepny dostávajú do mozgu užitočné látky a do žilového lôžka sa vylučujú rôzne odpadové látky. Bariéra na ceste do mozgu je mechanizmus, ktorý chráni tkanivá pred cudzími prvkami a reguluje stálosť zloženia medzibunkovej tekutiny.
Všeobecné informácie o hematoencefalickej bariére
Prirodzená bariéra pomáha chrániť mozgové tkanivo pred všetkými druhmi cudzích telies a jedovatých toxínov, ktoré sa dostali do krvného obehu alebo sa vytvorili priamo v tele. Obštrukcia zachytáva zložky, ktoré môžu poškodiť veľmi citlivé bunky v mozgu a mieche.
Funkciou BBB je vytvoriť určitý štít, ktorý podporuje selektívny prenos.
Prirodzená bariéra na ceste k mozgovému tkanivu umožňuje niektorým látkam prejsť a pre iné je nepreniknuteľná. Je pravda, že nepreniknuteľnosť tejto bariéry je relatívna a závisí od zdravia človeka, od dĺžky pobytu a koncentrácie rôznych látok v jeho krvi, od všetkých druhov vonkajších príčin. Samotná bariéra pozostáva z rôznych anatomických komponentov. A nielen chránia mozog, ale monitorujú aj jeho výživu, poskytujú životne dôležitú činnosť, odstraňujú odpadové produkty.
BBB je mechanizmus, ktorý upravuje vstup užitočných zložiek prítomných v krvi do cerebrospinálnej tekutiny a nervového tkaniva. Nejde o zbierku orgánov, ale o funkčný koncept. Väčšina živín vstupuje do mozgového tkaniva nie cestami mozgovomiechového moku, ale kapilárami.
Fyziológia - ako funguje BBB
Mozgová bariéra nie je samostatný orgán tela, ale súbor rôznych anatomických komponentov. Tieto komponenty zohrávajú úlohu bariéry a majú ďalšie užitočné vlastnosti. Mozgové kapiláry sú prvé zložky zahrnuté v štruktúre tejto zvláštnej obštrukcie.
Hlavnou úlohou cerebrálnych kapilár je dodávať krv priamo do ľudského mozgu. Všetka potrebná výživa preniká cez bunkové steny do mozgu a metabolické produkty sa naopak vylučujú. Tento proces prebieha nepretržite. Ale len nie všetky látky v krvi môžu preniknúť cez tieto steny.
Mozgové kapiláry sú akousi počiatočnou líniou obrany. Pre niektoré látky je priechodná a pre iné polopriepustná alebo úplne nepriepustná. Štruktúra kapilár, alebo skôr ich vnútornej vrstvy, je taká, že rôzne zložky sa pohybujú z krvi do cerebrospinálnej tekutiny cez trhliny medzi bunkami, ako aj cez najtenšie zóny týchto buniek.
Okrem toho steny kapilár nemajú také póry ako bunky iných orgánov. Tieto prvky sú jednoducho nahromadené na seba. Spoje medzi nimi sú pokryté špeciálnymi platňami. Štrbiny medzi bunkami sú príliš úzke. Pohyb tekutiny z kapilár do nervového tkaniva nastáva cez ich steny.
Štruktúra kapilárnych buniek má niektoré zvláštnosti. Bunky sú zložené zo súboru mitochondrií a to je znakom energetických procesov, ktoré v nich prebiehajú. V kapilárnych bunkách je príliš málo vakuol, najmä na strane susediacej s lúmenom kapiláry. Ale na hranici s nervovou hmotou je ich počet oveľa vyšší. A to naznačuje, že priepustnosť kapiláry v smere z obehového systému do mozgových tkanív je oveľa nižšia ako v opačnom smere.
Dôležitú úlohu pri realizácii blokujúcej úlohy kapilár zohráva veľmi stabilná membrána s vrstvou glykokalyxu pod krytom endotelových elementov. A zložky tvoriace túto vrstvu vytvárajú akúsi sieť, ktorá je ďalšou prekážkou pre molekuly rôznych zložiek. Mozgové kapiláry obsahujú enzýmy, ktoré znižujú aktivitu určitých chemických zložiek, ktoré putujú z krvi do tkaniva ľudského mozgu.
Samotné kapiláry však na realizáciu ochrannej úlohy nestačia. Druhá blokovacia línia sa nachádza medzi kapilárami a neurónmi. V tomto mieste príroda vytvorila prepletenie astrocytov s ich procesmi a vytvorenie ďalšej ochrannej vrstvy - neuroglie.
Takmer celá povrchová vrstva cerebrálnych kapilár je pokrytá vďaka sacím nožičkám astrocytov. Môžu tiež rozširovať lúmen kapiláry, alebo naopak zmenšovať. S ich pomocou sa vyživujú neuróny. Nasávacie nohy vyťahujú z krvi živiny potrebné pre neuróny a odstraňujú odpadové produkty späť.
Ale prirodzenou bariérou nie je len neuroglia. Obštrukčné vlastnosti sú charakterizované mäkkými membránami obklopujúcimi mozog, ako aj vaskulárnymi väzbami jeho bočných komôr. Priepustnosť cievovky, alebo skôr ich kapilár, je oveľa vyššia ako priepustnosť mozgových kapilár. A medzery medzi ich bunkami sú oveľa širšie, ale sú uzavreté veľmi silnými kontaktmi. Práve tu sa nachádza tretia etapa BBB.
Mozgová bariéra nielenže chráni mozog pred vonkajšími a toxickými zložkami prítomnými v krvi, ale stabilizuje aj zloženie živného média, v ktorom sa nervové bunky nachádzajú.
Mozog dostáva zložky potrebné pre životne dôležitú činnosť vďaka sacím nohám buniek, ako aj cez cerebrospinálny mok. V mozgu sú extracelulárne oblasti. A na dne mikrodrážok mozgu sú malé priechody, ktoré sa otvárajú do medzibunkových oblastí. Vďaka nim sa výživná tekutina posiela do mozgu a slúži ako výživa pre neuróny.
Existujú 2 spôsoby, ako nakŕmiť svoj mozog:
• vďaka cerebrospinálnej tekutine;
• cez steny kapilár.
U zdravého človeka je hlavná cesta zložiek vstupujúcich do nervového tkaniva hematogénna a cesta cerebrospinálnej tekutiny je doplnková. BBB rozhoduje o tom, ktoré zložky sa presunú do mozgu a ktoré nie.
Priepustnosť bariéry
Mozgová obštrukcia nielen zastavuje a neprepúšťa do mozgu niektoré látky prítomné v krvi, ale dodáva aj zložky potrebné pre metabolizmus nervového tkaniva. Hydrofóbne zložky, ako aj peptidy, sa pohybujú do mozgového tkaniva cez kanály bunkovej membrány pomocou rôznych transportných systémov alebo difúzie.
Existujú tieto spôsoby, ako sa pohybovať cez BBB:
- Medzibunkové. Podstata systému: výživné potraviny sa presúvajú do mozgu cez bunkové steny.
- Vďaka kanálom. V bunkovej membráne sú medzery - vodné póry. Cez ne vstupuje voda. Pre glycerol existujú aj špeciálne pasáže na povrchu bunkových membrán – aquaglyceroporíny.
- Difúzia. Pohyb komponentov môže prebiehať cez bunkové membrány a cez medzibunkové kontakty. Čím je látka lipofilnejšia a menej priepustná, tým ľahšie difunduje cez bunkovú membránu.
- Difúzia (ľahká). Mnohé zložky priaznivé pre mozog (rôzne aminokyseliny) sú príliš veľké na to, aby prešli cez bunkovú membránu. Pre nich existujú na povrchu bunky špeciálne transportéry a tiež molekuly bielkovín.
- Aktívne dopravníky. Prenos rôznych látok si vyžaduje vynaloženie bunkovej energie a uskutočňuje sa vďaka aktívnym transportérom.
- Vezikulárny. Dochádza k naviazaniu zložiek užitočných pre mozog, ich prenosu do extracelulárnych oblastí a uvoľneniu pridružených prvkov.
BBB sa nachádza v mnohých častiach mozgu. Ale v šiestich anatomických formáciách chýba. Na dne 4. komory, v epifýze, v neurohypofýze, v pripojenej platničke mozgu, v subforinálnych a subkomisurálnych orgánoch nie je žiadna bariéra.
Priepustnosť prirodzenej bariéry je daná zdravotným stavom človeka, ako aj obsahom hormónov v krvi. Bolestivý stav vedie k zvýšenej priepustnosti.
K poškodeniu bariérového štítu dochádza pri nasledujúcich chorobách:
- cievna mozgová príhoda;
- bakteriálna infekcia centrálneho nervového systému;
- vírusy;
- mozgové nádory;
- cukrovka.
U zdravého človeka teda mozgový štít funguje dokonale a slúži ako prekážka pre prechod rôznych zložiek do mozgu. To sa deje vďaka kapiláram mozgu. Ich bunky nemajú žiadne póry. Okrem toho hrá astroglia aj úlohu dodatočnej lipidovej bariéry. Polárne útvary zle prechádzajú prirodzenou bariérou. Ale lipofilné molekuly putujú do mozgu veľmi ľahko. Bariéra sa prekonáva najmä vďaka difúzii alebo aktívnemu pohybu. V tele sú časti mozgu, v ktorých bariéra nefunguje (zadná stena hypofýzy, epifýza). Ak je človek chorý, potom sa priepustnosť zvýši.
Použitie BBB vo farmakológii
Mozgová bariéra je selektívne priechodná pre rôzne lieky. Aby sa vyliečili choroby mozgu, lieky musia preniknúť do jeho tkanív. A to nie je vždy možné. Pri zápalových ochoreniach mozgu sa však priepustnosť bariéry mierne zvyšuje aké lieky cez ňu prejdú, ktoré by ju v normálnom stave neprekonali nech.
Pri zápalových procesoch je dôležité prekonať blokujúcu bariéru. Koniec koncov, musíte dosiahnuť prienik liekov do mozgu. No pri umelom prekonávaní prirodzenej prekážky sa do mozgu niekedy prenesú nielen lieky, ale aj škodlivé toxíny.
V lekárskej praxi je najúčinnejšou metódou liečby mozgu injekcia lieku do komôr mozgu, inými slovami, obídenie bariéry.
Lieky, ktoré zle prenikajú cez mozgovú bariéru, sa môžu podávať injekčne pod výstelku mozgu. Týmto spôsobom sa lieči meningitída, ale aj zápal mozgu.
Lieky sa vyvíjajú s prihliadnutím na priechodnosť mozgovej bariéry.
Syntetické analgetiká obsahujúce morfín sú naopak potrebné len na to, aby uľavili človeku od bolesti, ale nie na prekonanie BBB. Existujú antibiotiká, ktoré liečia zápal, ktoré dokonale prechádzajú mozgovou bariérou. Patria sem: "Nifuratel", "Macmiror", "Bimaral", "Metoklopramid". Lieky dobre prechádzajú cez bariéru: Motilium, Motilak. Najlepší stupeň prechodu mozgovej bariéry je v "Ampitsilin" a "Cefazolin". Schopnosť zlúčenín rozpustných v tukoch prenikať do BBB je oveľa vyššia ako u látok rozpustných vo vode.
