KRVNO-MOZGOVÁ BARIÉRA: ŠTRUKTÚRA, FUNKCIE, CHOROBY - GEOGRAFIA - 2024

Bariéra krv-mozog je polopriepustná stena medzi krvou a mozgom. Skladá sa z buniek, ktoré tvoria steny kapilár mozgovej krvi. Táto bariéra umožňuje chemickú izoláciu neurónov v centrálnom nervovom systéme od zvyšku tela.

Mozog je jediný orgán, ktorý má svoj vlastný bezpečnostný systém. Vďaka hematoencefalickej bariére sa k nemu môžu dostať dôležité živiny a blokovať vstup ďalších látok.

Typy atrocytov okolo kapilár v mozgu

Táto bariéra slúži na udržanie správneho fungovania neurónov kontrolovaním vstupu a výstupu chemikálií v mozgu. Táto bariéra však nanešťastie funguje tak účinne, že blokuje prienik cudzích látok do mozgu, takže zvyčajne bráni liečivám preniknúť aj do mozgu.

V každom prípade výskum pokračuje v navrhovaní liekov, ktoré majú potrebné požiadavky na prienik do tejto bariéry. Existujú však niektoré oblasti tela, kde nie je hematoencefalická bariéra; sú známe ako cirkventrikulárne orgány.

Nakoniec existujú určité podmienky, ktoré spôsobujú otvorenie hematoencefalickej bariéry. To umožňuje voľnú výmenu látok, takže je možné meniť funkciu mozgu. Niektoré z nich sú zápal, trauma alebo choroby, ako je roztrúsená skleróza.

Štruktúra hematoencefalickej bariéry

Krvno-mozgová bariéra medzi mozgom a krvou

Niektoré látky môžu prechádzať touto bariérou, ale iné nemôžu, čo znamená, že sa jedná o selektívne priepustnú bariéru.

Bunky, ktoré tvoria krvné kapiláry, sa vo väčšine tela pevne neprilepujú. Tieto bunky sa nazývajú endoteliálne bunky a medzi nimi sú medzery, cez ktoré môžu rôzne látky vstupovať a vystupovať. Medzi krvnou plazmou a tekutinou obklopujúcou bunky tela sa teda vymieňajú prvky (extracelulárna tekutina).

Avšak v centrálnom nervovom systéme kapiláry nemajú tieto rozštepy. Bunky sú skôr pevne spojené. To bráni tomu, aby veľa látok opustilo krv.

Je pravda, že existujú určité špecifické látky, ktoré môžu túto bariéru prekročiť. Robia to pomocou špeciálnych proteínov, ktoré ich transportujú stenami kapilár.

Napríklad transportéry glukózy umožňujú, aby sa glukóza dostala do mozgu a poskytla palivo. Tieto transportéry navyše bránia tomu, aby toxické odpadové produkty zostali v mozgu.

Gliové (podporné) bunky zvané astrocyty sa zhlukujú okolo krvných ciev v mozgu a zdá sa, že hrajú dôležitú úlohu pri vývoji hematoencefalickej bariéry. Zdá sa, že tiež prispievajú k transportu iónov z mozgu do krvi.

Na druhej strane existujú oblasti nervového systému, ktoré majú priepustnejšiu hematoencefalickú bariéru ako v iných. Nasledujúca časť vysvetľuje, k čomu slúži.

Vlastnosti

Pre dobrú funkciu mozgu je nevyhnutné udržiavať rovnováhu medzi látkami v neurónoch a v extracelulárnej tekutine, ktorá je okolo nich. To umožňuje správne prenášanie správ medzi bunkami.

Ak sa zložky extracelulárnej tekutiny menia, dokonca mierne, tento prenos sa zmení, čo vedie k zmenám vo fungovaní mozgu.

Preto hematoencefalická bariéra pôsobí tak, že reguluje zloženie tejto tekutiny. Napríklad veľa potravín, ktoré jeme, obsahuje chemikálie, ktoré by mohli modifikovať výmenu informácií medzi neurónmi. Krvno-mozgová bariéra zabraňuje týmto látkam preniknúť do mozgu, pričom si zachováva dobré fungovanie.

Dôležité je, že hematoencefalická bariéra nemá v nervovom systéme jednotnú štruktúru. Existujú miesta, kde je priepustnejšia ako iné. Je to užitočné, aby sa umožnil prechod látok, ktoré nie sú vítané na iných miestach.

Príkladom je postem brainstem area area. Táto oblasť riadi zvracanie a má oveľa priepustnejšiu hematoencefalickú bariéru. Jeho účelom je, že neuróny v tejto oblasti dokážu rýchlo zistiť toxické látky v krvi.

Keď teda nejaký jed, ktorý vychádza zo žalúdka, dosiahne obehový systém, stimuluje post-cerebrálnu oblasť a spôsobuje zvracanie. Týmto spôsobom môže telo vylúčiť jedovatý obsah zo žalúdka skôr, ako začne byť škodlivý.

Stručne povedané, tri hlavné funkcie hematoencefalickej bariéry sú:

- Chráni mozog pred potenciálne nebezpečnými cudzími látkami alebo môže zmeniť funkciu mozgu.

- Chráni a oddeľuje centrálny nervový systém od hormónov a neurotransmiterov, ktoré sa nachádzajú vo zvyšku tela, a zabraňuje tak nežiaducim účinkom.

- Udržuje konštantnú chemickú rovnováhu v našom mozgu.

Aké látky prechádzajú hematoencefalickou bariérou?

Niektoré látky sú náchylnejšie na prechod cez hematoencefalickú bariéru ako iné. Látky s nasledujúcimi charakteristikami vstúpia ľahšie ako ostatné:

- Malé molekuly prechádzajú hematoencefalickou bariérou oveľa ľahšie ako veľké.

- Látky rozpustné v tukoch ľahko prechádzajú hematoencefalickou bariérou, zatiaľ čo látky, ktoré tak neurobia pomalšie alebo ho nedokážu prekonať. Jedným typom tukov rozpustných v tukoch, ktoré sa ľahko dostanú do mozgu, sú barbituráty. Ďalšími príkladmi sú etanol, nikotín, kofeín alebo heroín.

- Molekuly s menším elektrickým nábojom prechádzajú bariérou rýchlejšie ako molekuly s vysokým nábojom.

Niektoré látky môžu prechádzať hematoencefalickou bariérou. Cez ňu prechádzajú predovšetkým molekuly glukózy, kyslíka a aminokyselín, ktoré sú nevyhnutné pre správnu funkciu mozgu.

Aminokyseliny, ako je tyrozín, tryptofán, fenylalanín, valín alebo leucín, vstupujú veľmi rýchlo do hematoencefalickej bariéry. Mnohé z nich sú prekurzory neurotransmiterov syntetizovaných v mozgu.

Táto bariéra však vylučuje prakticky všetky veľké molekuly a 98% všetkých liekov, ktoré sú zložené z malých molekúl.

Preto sú problémy s liečením mozgových ochorení, pretože drogy zvyčajne neprechádzajú bariérou alebo ich nevyžadujú v nevyhnutnom množstve. V niektorých prípadoch môžu byť terapeutické látky injikované priamo do mozgu, aby sa obišli hematoencefalická bariéra.

Zároveň zabraňuje vstupu neurotoxínov a lipofilných látok cez transportér regulovaný tzv. P-glykoproteínom.

Obehové orgány

Ako už bolo uvedené, existuje niekoľko oblastí mozgu, kde je hematoencefalická bariéra slabšia a priepustnejšia. To spôsobuje, že látky sa ľahko dostanú do týchto regiónov.

Vďaka týmto oblastiam mozog dokáže kontrolovať zloženie krvi. V cirkventrikulárnych orgánoch sú:

- Šišinka: je to štruktúra umiestnená vo vnútri mozgu medzi očami. Súvisí to s našimi biologickými rytmami a dôležitými hormonálnymi funkciami. Uvoľňuje melatonín a neuroaktívne peptidy.

- Neurohypofýza: je zadným lalokom hypofýzy. Uchováva látky z hypotalamu, najmä neurohormóny, ako je oxytocín a vazopresín.

- Oblasť následkov: ako je uvedené vyššie, spôsobuje zvracanie, aby sa zabránilo intoxikácii.

- Subfornický orgán: je nevyhnutný pri regulácii telesných tekutín. Napríklad má dôležitú úlohu pri pocite smädu.

- Vaskulárny orgán terminálnej laminy: uvoľňovaním vazopresínu tiež prispieva k rovnováhe smädu a tekutín. Detekuje peptidy a ďalšie molekuly.

- Stredná eminencia: je to oblasť hypotalamu, ktorá reguluje prednú hypofýzu prostredníctvom interakcií medzi stimuláciou a inhibíciou hypotalamických hormónov.

Stavy, ktoré ovplyvňujú hematoencefalickú bariéru

Je možné, že hematoencefalická bariéra je narušená v dôsledku rôznych chorôb. Ak je táto bariéra oslabená, môže tiež zvýšiť pravdepodobnosť alebo urýchliť nástup neurodegeneratívnych porúch.

- Hypertenzia alebo vysoký krvný tlak: môže spôsobiť, že sa táto bariéra zmení a stane sa priepustnou, čo môže byť pre naše telo nebezpečné.

- Žiarenie: dlhé vystavenie žiareniu môže oslabiť hematoencefalickú bariéru.

- Infekcie: Zápal niektorej časti centrálneho nervového systému túto bariéru oslabuje. Príkladom je meningitída, choroba, pri ktorej sa mozgové meningy (vrstvy, ktoré obklopujú mozog a miechu) zapáli rôznymi vírusmi a baktériami.

- Trauma, ischémia, mozgová porážka … môže spôsobiť priame poškodenie mozgu a ovplyvniť hematoencefalickú bariéru.

- Mozgový absces. Je to kvôli zápalu a hromadeniu hnisu v mozgu. Infekcia zvyčajne pochádza z ucha, úst, dutín atď. Aj keď to môže byť následkom traumy alebo chirurgického zákroku. Vo väčšine prípadov je potrebných 8 až 12 týždňov antibakteriálnej liečby.

- Roztrúsená skleróza: zdá sa, že ľudia s týmto ochorením majú úniky v hematoencefalickej bariére. To spôsobuje, že sa príliš veľa bielych krviniek dostane do mozgu, kde mylne útočí na myelín.

Myelín je látka, ktorá pokrýva nervové bunky a umožňuje nervovým impulzom cestovať rýchlo a efektívne. Ak je zničená, objavuje sa progresívne poznávacie a motorické poškodenie.

Referencie

1. Krvná mozgová bariéra. (SF). Zdroj: 22. apríla 2017, z Wikipédie: en.wikipedia.org.
2. Krvná bariéra mozgu ("Keep Out"). (SF). Načítané 22. apríla 2017, od Neurovedy pre deti: faculty.washington.edu.
3. Krvná mozgová bariéra. (2. júla 2014). Zdroj: BrainFacts: brainfacts.org.
4. Carlson, NR (2006). Fyziológia správania 8. vydanie Madrid: Pearson.