...

Bariera krew-mózg

Bariera krew-mózg jest fizjologiczną struktura, która oddziela mózg od układu krążenia. Pełniona przez nią funkcja związana jest ze specjalnym rodzajem komórek śródbłonka wyściełającym ściany naczyń włosowatych ośrodkowego układu nerwowego. Komórki te ściśle do siebie przylegają, a przez to uniemożliwiają przepływ większości substancji z krwi do mózgu.

Spis treści:

Bariera krew-mózg – bariera hematoencefaliczna. To fizjologiczna bariera oddzielająca mózg od układu krążenia i reszty narządów występujących w organizmie. Termin „bariera krew-mózg” został wprowadzony do medycyny przez niemieckiego neurologa M. Lewandovskiego w XIX w. Dalsze badania, polegające na wprowadzeniu barwnika do krwiobiegu myszy, potwierdziły dodatkowo jej istnienie. Przeprowadził je niemiecki uczony Pul Erlich. Po wprowadzeniu barwnika, zaobserwował zabarwienie wszystkich narządów wewnętrznych oprócz mózgu. Kolejne doświadczenie przeprowadził student Erlicha. Wprowadził on barwnik do mózgu i po tym zabiegu nie zaobserwował zmiany zabarwienia w pozostałych narządach. Od tego momentu oczywiste było, że układ nerwowy jest odizolowany od krwi. Odizolowanie to zapewnia system barier, umożliwiający zachowanie optymalnego środowiska chemicznego dla prawidłowego funkcjonowania mózgu.

1. Budowa i zasada działania bariery krew-mózg

Bariera krew-mózg związana jest ze specyficznym rodzajem budowy oraz szczególnymi właściwościami biochemicznymi komórek, które tworzą śródbłonek naczyń włosowatych w ośrodkowym układzie nerwowym. Bardzo ważną rolę odgrywają, oprócz komórek śródbłonka, także błona podstawna i tkanka glejowa. W przypadku innych narządów, sąsiadujące ze sobą komórki śródbłonka, które budują naczynia włosowate, nie przylegają ściśle do siebie na całej powierzchni, ale występują pomiędzy nimi przerwy. W związku z występowaniem tych przerw, możliwy jest swobodny przepływ substancji rozpuszczonych we krwi do płynu śródmiąższowego tkanek różnych narządów. Inaczej jest, gdy bierze się pod uwagę mózg – komórki śródbłonka budujące tę strukturę są ze sobą ściśle powiązane, nie występują pomiędzy nimi żadne luki. Taka zwarta struktura komórek uniemożliwia przepływ większości substancji z krwi do mózgu.

Przekroczenie przez związki bariery krew-mózg jest uwarunkowane selektywnym działaniem tej ostatniej. Aby zjawisko to miało miejsce, dana substancja musi najpierw wniknąć do komórek śródbłonka, a następnie przejść przez ich cytoplazmę. W przenoszeniu substancji ważną rolę odgrywają struktury biochemiczne nazywane transporterami. Uczestniczą one w transporcie czynnym (np. cząsteczki posiadające ładunek, duże cząsteczki). Oprócz niego możliwy jest także transport bierny (np. cząsteczki obojętne – dwutlenek węgla, tlen)

Proces transportu czynnego jest regulowany przez hormony, jednakże dokładny mechanizm tej regulacji nie został poznany. Wiadomo jednak, że mózg może, wykorzystując do tego celu rożne sposoby, modyfikować przepuszczalność bariery. Dzięki temu jest też w stanie sam kontrolować zawartość swojego środowiska wewnętrznego.

Bardzo ważne jest także to, że selektywność bariery dotyczy głównie dużych cząsteczek. Oznacza to, że związki wielkocząsteczkowe, takie jak np. peptydy, nie mogą przez nią przechodzić. Zaobserwowanie skutków działania peptydów w ośrodkowym układzie nerwowym, doprowadziło do kolejnego odkrycia, które dowiodło, że w obrębie narządów okołokomorowych, bariera krew-mózg jest nieco rozluźniona. W okolicach tych możliwe jest przedostawanie się tych dużych cząsteczek, np. insuliny czy prolaktyny.

2. Funkcje bariery krew-mózg

Do głównych funkcji bariery krew-mózg należą:

  • regulacja wejścia substancji uczestniczących w metabolizmie. Najważniejszą substancją metaboliczną jest glukoza. Stanowi ona podstawowe źródło energii wykorzystywane przez neurony do działania. Przenoszenie jej pomiędzy krwią a zewnątrzkomórkowym płynem mózgowym odbywa się przy udziale transporterów. W momencie gdy jej poziom we krwi jest zbyt wysoki, transportery te zostają nią wysycone, następuje przeniesienie jej z krwi do płynu, a efektem jej działania jest wzmożona aktywność neuronów. Zjawisko odwrotne pojawi się, gdy poziom glukozy we krwi spada;
  • kontrola przepływu jonów sodowych i potasowych. Transporterem w tym przypadku jest ATP-aza, która pompuje jony sodowe do płynu mózgowo-rdzeniowego oraz jony potasu do krwi;
  • zabezpieczanie przed wnikaniem do ośrodkowego układu nerwowego substancji o działaniu toksycznym oraz neuroprzekaźników pełniących swoje funkcje w obwodowym układzie nerwowym.

3. Podsumowanie

Bibliografia

  1. Red. Górska, T. i in., Mózg a zachowanie, PWN, 1997
  2. Sadowski, B., Biologiczne mechanizmy zachowania się ludzi i zwierząt, PWN, 2009
  3. Red. Moryś, J. I in., Neuroanatomia, Elsevier U&P, 2007