Hematoencephalic Barrier Structure, Funktioner og sygdomme

den blod hjerne barriere (BHE) er en semipermeabel væg der er mellem blodet og hjernen. Det består af de celler, der danner væggene i cerebral blodkapillærerne. Denne barriere tillader neuroner i centralnervesystemet at være kemisk isoleret fra resten af ​​kroppen.

Paul Ehrlich, den tyske læge, der vandt Nobelprisen i medicin i 1908, demonstrerede eksistensen af ​​blod-hjernebarrieren.

I 1878 lavede han en afhandling om histologisk farvning. Ehrlich forsøgte at injicere et blåt farvestof kaldet anilin ind i blodbanen af ​​en mus. Han fandt ud af, at alle væv var farvet blå, bortset fra hjernen og rygmarven.

Men når man injicerede det samme farvestof i cerebrospinalvæsken i cerebrale ventrikler, blev hele det centrale nervesystem farvet blå.

Dette forsøg viste, at der er en barriere mellem blod og væske i hjerneceller (ekstracellulær væske): blod-hjernebarrieren.

Hjernen er det eneste organ, der har sit eget sikkerhedssystem. Takket være blod-hjernebarrieren kan vigtige næringsstoffer nå det, mens de blokkerer indtræden af ​​andre stoffer.

Denne barriere tjener til at opretholde neuronernes korrekte funktion ved at kontrollere indgang og udgang af kemikalier i hjernen. Selvom denne barriere så desværre effektivt blokerer passage af fremmede stoffer til hjernen, der normalt også forhindrer lægemidler i at nå denne.

Under alle omstændigheder fortsætter forskningen med at designe stoffer, der har de nødvendige krav til at trænge ind i denne barriere.

Der er dog nogle områder i kroppen, hvor der ikke er nogen blodhjernebarriere. Disse er kendt som cirkuventriculære organer.

Endelig er der visse betingelser, der skaber en åbning af blod-hjernebarrieren. Dette tillader udveksling af stoffer frit, således at hjernens funktion kan ændres. Nogle af dem er inflammation, traumer eller sygdomme som multipel sklerose.

Struktur af blod-hjerne barriere

Nogle stoffer kan krydse denne barriere, men andre kan ikke. Hvilket betyder, at det er en selektivt gennemtrængelig barriere.

I store dele af kroppen binder de celler, der udgør blodkarillærerne, ikke tæt sammen. Disse kaldes endotelceller og har spalter mellem dem, hvormed forskellige stoffer kan komme ind og ud. Således udveksles elementer mellem blodplasmaet og væsken omkring cellerne i organismen (ekstracellulær væske).

Men i centralnervesystemet har kapillærerne ikke disse kløfter. Tværtimod er cellerne tæt forbundet. Dette forhindrer mange stoffer i at forlade blodet.

Det er rigtigt, at der er nogle konkrete stoffer, der kan krydse denne barriere. De gør dette ved hjælp af specielle proteiner, der transporterer dem fra væggene i kapillærerne.

For eksempel tillader glucosetransportører indgangen af ​​dette stof i hjernen for at give brændstof. Desuden forhindrer disse transportører, at giftige affaldsprodukter forbliver i hjernen.

Glial (støttende) celler, kaldet astrocytter, klumper rundt om blodkarrene i hjernen og ser ud til at spille en vigtig rolle i udviklingen af ​​blod-hjernebarrieren. Disse synes også at bidrage til transport af ioner fra hjernen til blodet.

På den anden side er der områder i nervesystemet, der har en blodhjernebarriere mere gennemtrængelig end i andre. I det følgende afsnit forklares, hvad dette er tilfældet.

funktioner

For at der skal være en god hjernefunktion er det vigtigt, at der opretholdes en balance mellem stoffer inde i neuronerne og i det ekstracellulære væske, der ligger omkring dem. Dette gør det muligt at sende meddelelser korrekt mellem celler.

Hvis komponenterne i den ekstracellulære væske ændres, endog lidt, vil denne transmission ændres, hvilket fører til ændringer i hjernefunktionen.

Derfor virker blod-hjernebarrieren for at regulere sammensætningen af ​​denne væske. For eksempel bruger mange af de fødevarer, vi spiser, nuværende kemiske stoffer, der kan ændre udvekslingen af ​​information mellem neuroner. Blodhjernebarrieren forhindrer disse stoffer i at nå hjernen og opretholder en god funktion.

Det er vigtigt at bemærke, at blod-hjernebarrieren ikke har en ensartet struktur gennem hele nervesystemet. Der er steder, hvor det har mere permeabilitet end i andre. Dette er nyttigt for at tillade passage af stoffer, der ikke er velkomne på andre steder.

Et eksempel er hjernestamens postrema område. Denne region kontrollerer opkastning og har en meget mere permeabel blod-hjernebarriere. Dens formål er, at neuroner i dette område hurtigt kan detektere giftige stoffer i blodet.

Således, når noget gift, der kommer fra maven når kredsløbssystemet, stimulerer det cerebrale dessertområde forårsager opkastning. På denne måde kan organismen udvise det giftige indhold fra maven, før det begynder at være skadeligt.

Sammenfattende er de tre hovedfunktioner i blod-hjernebarrieren:

- Beskytter hjernen mod potentielt farlige fremmede stoffer eller som kan ændre hjernens funktion.

- Beskytter og adskiller centralnervesystemet fra hormoner og neurotransmittere, som er i resten af ​​kroppen, og undgår uønskede virkninger.

- Bevarer en konstant kemisk balance i vores hjerne.

Hvilke stoffer krydser blod-hjernebarrieren?

Der er stoffer, der er mere modtagelige end andre til at krydse blod-hjernebarrieren. Stoffer, der har følgende egenskaber, indføres lettere end andre:

- Små molekyler passerer meget lettere blod-hjernebarrieren end store molekyler.

- De fedtopløselige stoffer krydser nemt blod-hjernebarrieren, mens de, der ikke gør det langsommere eller ikke går gennem det. En type lipidopløseligt lægemiddel, der let når vores hjerne, er barbiturater. Andre eksempler er ethanol, nikotin, koffein eller heroin.

- Molekyler med mindre elektrisk ladning passerer barrieren hurtigere end dem, der har en høj ladning.

Nogle stoffer kan krydse blod-hjernebarrieren. Først og fremmest passerer de glukose, ilt og aminosyrer molekyler, der er grundlæggende for hjernens korrekte funktion.

Aminosyrer såsom tyrosin, tryptophan, phenylalanin, valin eller leucin indtræder blodhjernebarrieren meget hurtigt. Mange af disse er forstadier af neurotransmittere, der syntetiseres i hjernen.

Imidlertid udelukker denne barriere stort set alle store molekyler og 98% af alle lægemidler, der består af små molekyler.

Derfor er der vanskeligheder ved behandling af hjernesygdomme, da stofferne normalt ikke krydser barrieren eller ikke i de nødvendige mængder. I visse tilfælde kan terapeutiske midler injiceres direkte i hjernen for at undgå blod-hjernebarrieren.

På samme tid forhindrer indtrængningen af ​​neurotoksiner og lipofile gennem en transportør reguleret af det såkaldte glycoprotein P. 

Circuventricular organer

Som nævnt er der flere hjerneområder, hvor blod-hjernebarrieren er svageste og mest gennemtrængelige. Dette får stoffer til at nå disse områder med lethed.

Takket være disse områder kan hjernen styre blodsammensætningen. Indenfor de cirkuventriculære organer er:

- Pineal kirtel: er en struktur placeret inde i vores hjerne, mellem øjnene. Det er relateret til vores biologiske rytmer og vigtige hormonelle funktioner. Udgivelser melatonin og neuroaktive peptider.

- Neurohypophysis: er hypofysenes bageste lobe. Gemmer stoffer fra hypothalamus, hovedsagelig neurohormoner som oxytocin og vasopressin.

- Område postrema: Som nævnt ovenfor produceres opkastning for at forhindre os i at beruse.

- Subfornical organ: Det er vigtigt i reguleringen af ​​kropsvæsker. For eksempel har den en vigtig rolle i følelsen af ​​tørst.

- Klinisk organ i terminal lamina: bidrager også til tørst og væskebalance gennem frigivelsen af ​​vasopressin. Detekterer peptider og andre molekyler.

- Eminence medier: er et område af hypothalamus, der regulerer den forreste hypofyse gennem interaktioner mellem hypotalamiske stimulerende og hæmmende hormoner.

Betingelser der påvirker blod-hjernebarrieren

Det er muligt, at blod-hjernebarrieren ændres på grund af forskellige sygdomme. Når denne barriere svækkes, er det desuden muligt, at sandsynligheden forøger eller accelererer udseendet af neurodegenerative lidelser.

- Hypertension eller højspænding: kan forårsage, at denne barriere ændres, bliver permeabel, hvilket kan være farligt for vores krop.

- Stråling: Lang eksponering for stråling kan svække blod-hjernebarrieren.

- Infektioner: Betændelsen i en del af centralnervesystemet svækker denne barriere. Et eksempel er meningitis, en sygdom, hvor de cerebrale meninger (lag der omgiver hjernen og rygmarven) er inflammeret af forskellige vira og bakterier..

- Trauma, iskæmi, slagtilfælde ... kan forårsage direkte skade på hjernen, der påvirker blod-hjernebarrieren.

- Hjernabscess Det skyldes betændelse og ophobning af pus inde i hjernen. Infektionen kommer som regel fra øret, munden, bihulerne osv. Selv om det kan være et resultat af traume eller operation. I de fleste tilfælde tager det 8-12 uger antibakteriel terapi.

- Multipel sklerose: Det ser ud til, at mennesker med denne sygdom har lækager i blod-hjernebarrieren. Dette forårsager for mange hvide blodlegemer at nå hjernen, hvor de fejlagtigt angriber myelin.

Myelin er et stof, der dækker nerveceller og giver mulighed for at rejse nerveimpulser hurtigt og effektivt. Hvis det ødelægges, vises en kognitiv og progressiv motorforringelse.

referencer

1. Blodhjernebarriere. (N.D.). Hentet den 22. april 2017, fra Wikipedia: en.wikipedia.org.
2. Blood Brain Barrier ("Keep Out"). (N.D.). Hentet den 22. april 2017, fra neurovidenskab for børn: faculty.washington.edu.
3. Blood-Brain Barrier. (2. juli 2014). Hentet fra BrainFacts: brainfacts.org.
4. Carlson, N.R. (2006). Opførselens fysiologi 8. Ed. Madrid: Pearson.