KREVNĚ-MOZKOVÁ BARIÉRA: STRUKTURA, FUNKCE, NEMOCI - GEOGRAFÍA - 2025

Bariéra krev-mozek je polopropustná stěna mezi krví a mozkem. Je tvořena buňkami, které tvoří stěny kapilár mozkové krve. Tato bariéra umožňuje chemickou izolaci neuronů v centrálním nervovém systému od zbytku těla.

Mozek je jediný orgán, který má svůj vlastní bezpečnostní systém. Díky hematoencefalické bariéře se k ní mohou dostat základní živiny, zatímco blokují vstup dalších látek.

Typy atrocytů kolem kapilár v mozku

Tato bariéra slouží k udržení správného fungování neuronů kontrolou vstupu a výstupu chemických látek v mozku. Tato bariéra však bohužel funguje tak účinně tím, že blokuje průchod cizích látek do mozku, že obvykle také zabraňuje lékům dosáhnout mozku.

V každém případě výzkum pokračuje v navrhování léků, které mají nezbytné požadavky pro průnik touto bariérou. Existují však některé oblasti těla, kde není hematoencefalická bariéra; oni jsou známí jako cirkventrikulární orgány.

Konečně existují určité podmínky, které způsobují otevření hematoencefalické bariéry. To umožňuje volnou výměnu látek, takže lze měnit funkce mozku. Některé z nich jsou zánět, trauma nebo onemocnění, jako je roztroušená skleróza.

Struktura hematoencefalické bariéry

Krevní mozková bariéra mezi mozkem a krví

Některé látky mohou touto bariérou procházet, jiné však nemohou, což znamená, že se jedná o selektivně propustnou bariéru.

Buňky, které tvoří kapiláry krve, se na většině těla pevně nepřilepí. Tyto buňky se nazývají endoteliální buňky a mezi nimi mají mezery, kterými mohou různé látky vstupovat a vystupovat. Mezi krevní plazmou a tekutinou obklopující buňky těla se tedy vyměňují prvky (extracelulární tekutina).

V centrálním nervovém systému však kapiláry nemají tyto rozštěpy. Spíše jsou buňky pevně spletené. To zabraňuje mnoha látkám opouštět krev.

Je pravda, že existují určité specifické látky, které mohou tuto bariéru překonat. Dělají to pomocí speciálních proteinů, které je transportují stěnami kapilár.

Například transportéry glukózy umožňují, aby glukóza vstoupila do mozku a poskytla palivo. Navíc tyto transportéry zabraňují tomu, aby toxické odpadní produkty zůstávaly v mozku.

Gliové (podpůrné) buňky zvané astrocyty se shlukují kolem krevních cév v mozku a zdá se, že hrají důležitou roli ve vývoji hematoencefalické bariéry. Zdá se, že také přispívají k transportu iontů z mozku do krve.

Na druhé straně existují oblasti nervového systému, které mají propustnější hematoencefalickou bariéru než v jiných. Následující část vysvětluje, k čemu to slouží.

Funkce

Aby mozek správně fungoval, je nezbytné udržovat rovnováhu mezi látkami uvnitř neuronů a v extracelulární tekutině, která se nachází kolem nich. To umožňuje, aby zprávy byly správně přenášeny mezi buňkami.

Pokud se složky extracelulární tekutiny změní, i když jen nepatrně, bude tento přenos změněn, což povede ke změnám funkce mozku.

Proto hematoencefalická bariéra působí tak, že reguluje složení této tekutiny. Například mnoho potravin, které jíme, obsahuje chemikálie, které by mohly modifikovat výměnu informací mezi neurony. Krvi-mozková bariéra zabraňuje těmto látkám dostat se do mozku, udržovat dobré fungování.

Důležité je, že hematoencefalická bariéra nemá jednotnou strukturu v celém nervovém systému. Existují místa, kde je propustnější než ostatní. To je užitečné pro umožnění průchodu látek, které na jiných místech nejsou vítány.

Příkladem je postem brainstemové oblasti. Tato oblast řídí zvracení a má mnohem propustnější hematoencefalickou bariéru. Jeho účelem je, že neurony v této oblasti mohou rychle detekovat toxické látky v krvi.

Když tedy nějaký jed, který přichází ze žaludku, dosáhne oběhového systému, stimuluje post-cerebrální oblast a způsobuje zvracení. Tímto způsobem může tělo vyloučit jedovatý obsah ze žaludku, než začne být škodlivý.

Stručně řečeno, tři hlavní funkce hematoencefalické bariéry jsou:

- Chrání mozek před potenciálně nebezpečnými cizími látkami nebo by mohl změnit funkci mozku.

- Chrání a odděluje centrální nervový systém od hormonů a neurotransmiterů, které jsou ve zbytku těla, a zabraňuje nežádoucím účinkům.

- Udržuje v našem mozku stálou chemickou rovnováhu.

Jaké látky procházejí hematoencefalickou bariérou?

Některé látky jsou náchylnější k překonání hematoencefalické bariéry než jiné. Látky s následujícími vlastnostmi vstupují snadněji než ostatní:

- Malé molekuly procházejí hematoencefalickou bariérou mnohem snadněji než velké.

- Látky rozpustné v tucích snadno procházejí hematoencefalickou bariérou, zatímco ty, které tak neučiní pomaleji nebo nejsou schopny jej překročit. Jedním typem léčiva rozpustného v tucích, které se snadno dostane do našeho mozku, jsou barbituráty. Dalšími příklady jsou ethanol, nikotin, kofein nebo heroin.

- Molekuly s menším elektrickým nábojem procházejí bariérou rychleji než molekuly s vysokým nábojem.

Některé látky mohou procházet hematoencefalickou bariérou. Především jím procházejí molekuly glukózy, kyslíku a aminokyselin, které jsou nezbytné pro správné fungování mozku.

Aminokyseliny, jako je tyrosin, tryptofan, fenylalanin, valin nebo leucin, vstupují velmi rychle do hematoencefalické bariéry. Mnoho z nich jsou prekurzory neurotransmiterů syntetizovaných v mozku.

Tato bariéra však vylučuje prakticky všechny velké molekuly a 98% všech léků, které jsou složeny z malých molekul.

Proto jsou potíže s léčbou mozkových onemocnění, protože léky obvykle nepřekračují bariéru nebo v nezbytném množství. V některých případech mohou být terapeutická činidla injikována přímo do mozku, aby se obešla hematoencefalická bariéra.

Současně zabraňuje vstupu neurotoxinů a lipofilních látek pomocí transportéru regulovaného tzv. P-glykoproteinem.

Obvodové orgány

Jak již bylo zmíněno, existuje několik oblastí mozku, kde je hematoencefalická bariéra slabší a propustnější. To způsobí, že se látky snadno dostanou do těchto regionů.

Díky těmto oblastem může mozek řídit složení krve. Uvnitř cirkventrikulárních orgánů jsou:

- Šišinka: je to struktura umístěná uvnitř našeho mozku, mezi očima. Souvisí to s našimi biologickými rytmy a důležitými hormonálními funkcemi. Uvolňuje melatonin a neuroaktivní peptidy.

- Neurohypofýza: je to zadní lalok hypofýzy. Ukládá látky z hypotalamu, zejména neurohormony, jako je oxytocin a vasopressin.

- Oblast následků: jak je uvedeno výše, vyvolává zvracení, aby se zabránilo opojení.

- Subfornický orgán: je nezbytný pro regulaci tělesných tekutin. Například má důležitou roli při pocitu žízně.

- Cévní orgán terminální laminy: také přispívá k rovnováze žízně a tekutin uvolňováním vasopresinu. Detekuje peptidy a další molekuly.

- Střední eminence: je to oblast hypotalamu, která reguluje přední hypofýzu prostřednictvím interakcí mezi stimulací a inhibicí hypothalamických hormonů.

Stavy, které ovlivňují hematoencefalickou bariéru

Je možné, že krevní mozková bariéra je narušena kvůli různým nemocem. Pokud je tato bariéra oslabena, může také zvýšit pravděpodobnost nebo urychlit nástup neurodegenerativních poruch.

- Hypertenze nebo vysoký krevní tlak: může způsobit, že se tato bariéra změní a stane se propustnou, což může být pro naše tělo nebezpečné.

- Záření: dlouhé vystavení záření může oslabit hematoencefalickou bariéru.

- Infekce: zánět některé části centrálního nervového systému tuto bariéru oslabuje. Příkladem je meningitida, onemocnění, při kterém se mozkové meningy (vrstvy, které obklopují mozek a míchu) zapálí různými viry a bakteriemi.

- Trauma, ischemie, mrtvice… mohou způsobit přímé poškození mozku a ovlivnit hematoencefalickou bariéru.

- Mozkový absces. Je to kvůli zánětu a hromadění hnisu v mozku. Infekce obvykle pochází z ucha, úst, dutin atd. I když to může být důsledkem traumatu nebo chirurgického zákroku. Ve většině případů je zapotřebí antibakteriální terapie 8 až 12 týdnů.

- Roztroušená skleróza: zdá se, že lidé s tímto onemocněním unikají do hematoencefalické bariéry. To způsobuje, že se příliš mnoho bílých krvinek dostane do mozku, kde mylně napadají myelin.

Myelin je látka, která pokrývá nervové buňky a umožňuje nervovým impulzům cestovat rychle a efektivně. Pokud je zničena, objeví se progresivní kognitivní a motorické poškození.

Reference

1. Krevní mozková bariéra. (sf). Citováno z 22. dubna 2017, z Wikipedie: en.wikipedia.org.
2. Bariéra krevního mozku ("Keep Out"). (sf). Citováno z 22. dubna 2017, od Neurovědy pro děti: faculty.washington.edu.
3. Krevní mozková bariéra. (2. července 2014). Citováno z BrainFacts: brainfacts.org.
4. Carlson, NR (2006). Fyziologie chování 8. vydání Madrid: Pearson.