Φραγμός αίματος-εγκεφάλου: το προστατευτικό στρώμα του εγκεφάλου

Στον εγκέφαλο και ολόκληρο το νευρικό σύστημα είναι ένα θεμελιώδες όργανο για τον άνθρωπο. Για το λόγο αυτό, προστατεύεται έντονα από τα οστά (το κρανίο και τη σπονδυλική στήλη) και από ένα σύστημα τριών στρωμάτων μεμβρανών που ονομάζονται μηνιγγί. Η ασφάλεια των διαφορετικών μέρη του εγκεφάλου έχει ενισχυθεί από εκατομμύρια χρόνια εξέλιξης.

Ωστόσο, αν και όλα αυτά τα στοιχεία μπορεί να είναι απαραίτητα κατά την προστασία του κρανίου από χτύπημα ή τραύμα, μπορούν δεν είναι αρκετό για να προστατεύσει τον εγκέφαλο από άλλους τύπους κινδύνων, όπως ιογενείς λοιμώξεις που θα μπορούσαν να προέλθουν από το αίμα. Για να αποφευχθούν όσο το δυνατόν περισσότεροι κίνδυνοι, έχουμε έναν άλλο τύπο προστασίας: το φράγμα αίματος-εγκεφάλου (BBB).

Η ανακάλυψη του BBB

Παρόλο που υπήρχε προηγουμένως υποψία για ύπαρξη κάτι που χώριζε το περιεχόμενο του αίματος παρόν στο αίμα και το νευρικό σύστημα, η επαλήθευση αυτού του γεγονότος δεν θα φτάσει μέχρι 1885. Ένας ερευνητής με το όνομα Paul Ehrlich θα εισήγαγε μια χρωστική στην κυκλοφορία του αίματος ενός ζώου και αργότερα θα το παρατηρούσε

το μόνο σημείο που δεν λεκέ ήταν το κεντρικό νευρικό σύστημα και συγκεκριμένα ο εγκέφαλος. Ο λόγος για αυτό έπρεπε να σχετίζεται με ένα σύστημα προστασίας που περιβάλλει την περιοχή σαν να ήταν μεμβράνη.

Αργότερα ένας άλλος ερευνητής, ο Edwin Goldman, θα δοκιμάσει την αντίστροφη διαδικασία χρωματίζοντας το εγκεφαλονωτιαίο υγρό, παρατηρώντας ότι τα μόνα χρωματισμένα μέρη αντιστοιχούσαν στον νευρικό ιστό. Αυτά τα πειράματα αντικατοπτρίζουν την ύπαρξη του κάτι που παράγει υψηλό επίπεδο αποκλεισμού μεταξύ του νευρικού συστήματος και του υπόλοιπου σώματος, κάτι που χρόνια μετά θα ονομαζόταν φράγμα αίματος-εγκεφάλου από τον Lewandowski και θα εξεταστεί από μεγάλο αριθμό ειδικών.

Μια προστασία μεταξύ του αίματος και του εγκεφάλου

Το φράγμα αίματος-εγκεφάλου είναι ένα μικρό στρώμα ενδοθηλιακών κυττάρων, κύτταρα που αποτελούν μέρος του τοιχώματος των αιμοφόρων αγγείων, που βρίσκονται κατά μήκος των περισσότερων τριχοειδών που τροφοδοτούν τον εγκέφαλο. Το κύριο χαρακτηριστικό αυτού του στρώματος είναι το υψηλό επίπεδο στεγανότητας, που δεν επιτρέπει σε μεγάλο αριθμό ουσιών να περάσουν από το αίμα στον εγκέφαλο και το αντίστροφο.

Με αυτόν τον τρόπο, το BHE ενεργεί ως φίλτρο μεταξύ του αίματος και του νευρικού συστήματος. Παρ 'όλα αυτά, ορισμένες ουσίες όπως νερό, οξυγόνο, γλυκόζη, διοξείδιο του άνθρακα, αμινοξέα και μερικά άλλα μόρια μπορούν να περάσουν, με τη στεγανότητα να είναι σχετική.

Η δράση του ως φίλτρου πραγματοποιείται και μέσω της δομής του, περιορίζοντας την ένωση μεταξύ των κυττάρων που αποτελούν το μετάβαση στις διάφορες ουσίες, όπως μέσω του μεταβολισμού των ουσιών για την επίτευξή τους μέσω της χρήσης ενζύμων και μεταφορείς. Δηλαδή, έχει μια φυσική όψη και μια άλλη που είναι χημική.

Αν και το φράγμα αίματος-εγκεφάλου είναι το ίδιο ένα στρώμα ενδοθηλιακών κυττάρων, η σωστή λειτουργία του εξαρτάται επίσης από άλλους τύπους κυτταρικών δομών. Συγκεκριμένα, υποστηρίζεται από κύτταρα που ονομάζονται περικύτταρα, τα οποία παρέχουν δομική υποστήριξη και περιβάλλουν τα ενδοθηλιακά κύτταρα, διατηρώντας το τοίχωμα του αιμοφόρου αγγείου σταθερό, καθώς και μικρογλοία.

Τα τυφλά σημεία του BHE

Παρά τη σημασία του φραγμού αίματος-εγκεφάλου στην προστασία του νευρικού συστήματος δεν καλύπτει ολόκληρο τον εγκέφαλο, καθώς ο εγκέφαλος πρέπει να λαμβάνει και να μπορεί να εκπέμπει ορισμένες ουσίες, όπως ορμόνες και νευροδιαβιβαστές. Η ύπαρξη αυτού του είδους των τυφλών σημείων είναι απαραίτητη για την εξασφάλιση της σωστής λειτουργίας του οργανισμό, καθώς δεν είναι δυνατόν να διατηρηθεί ο εγκέφαλος εντελώς απομονωμένος από αυτό που συμβαίνει στο υπόλοιπο Σώμα.

Οι περιοχές που δεν προστατεύονται από αυτό το φράγμα βρίσκονται γύρω από την τρίτη εγκεφαλική κοιλία και ονομάζονται κοιλιακά όργανα. Σε αυτές τις περιοχές, τα τριχοειδή έχουν ένα ενδοθήλιο με φτερωτή, με μερικά ανοίγματα ή προσβάσεις που επιτρέπουν τη ροή ουσιών από τη μία πλευρά της μεμβράνης στην άλλη.

Οι θέσεις χωρίς αιματοεγκεφαλικό φράγμα είναι κυρίως του νευροενδοκρινικού συστήματος και του αυτόνομο νευρικό σύστημα, μερικές από τις δομές αυτής της ομάδας των κοιλοκοιλιακών οργάνων είναι η νευροϋπόλυση, η Επίφυση, ορισμένες περιοχές του υποθάλαμος, η περιοχή μετά το αγγειακό όργανο του τερματικού ελάσματος και το υποφορβικό όργανο (κάτω από το fornix).

Διασχίζοντας το φράγμα αίματος-εγκεφάλου

Όπως έχουμε δει, το φράγμα αίματος-εγκεφάλου είναι διαπερατό, αλλά με σχετικό τρόπο, καθώς επιτρέπει τη διέλευση ορισμένων ουσιών. Ανεξάρτητα από τις τοποθεσίες όπου δεν υπάρχει φραγμός αίματος-εγκεφάλου, υπάρχουν μια σειρά μηχανισμών με τους οποίους βασικά συστατικά για τη λειτουργία των κυττάρων μπορούν να περάσουν από αυτό.

Ο πιο κοινός και συχνά χρησιμοποιούμενος μηχανισμός από αυτή την άποψη είναι η χρήση μεταφορέων, στο οποίο το στοιχείο ή η ουσία που πρόκειται να μεταφερθεί συνδέεται με έναν υποδοχέα που στη συνέχεια εισέρχεται στο κυτταρόπλασμα του ενδοθηλιακού κυττάρου. Μόλις φτάσει εκεί, η ουσία διαχωρίζεται από τον υποδοχέα και απεκκρίνεται στην άλλη πλευρά από το ίδιο το ενδοθηλιακό κύτταρο.

Ένας άλλος μηχανισμός με τον οποίο οι ουσίες διαπερνούν το φράγμα αίματος-εγκεφάλου είναι η transcytosis, μια διαδικασία στην οποία μια σειρά κυστιδίων σχηματίζεται στο φράγμα μέσω της οποίας οι ουσίες μπορούν να περάσουν από τη μία πλευρά στην άλλη.

Η διαμεμβρανική διάχυση επιτρέπει στα ιόντα διαφορετικού φορτίου να κινούνται μέσω του φραγμού αίματος-εγκεφάλου, ενεργώντας στο ηλεκτρονική βαθμίδα φόρτισης και συγκέντρωσης έτσι ώστε οι ουσίες και στις δύο πλευρές του φράγματος να έλκονται μεταξύ τους.

Τέλος, ένας τέταρτος μηχανισμός μέσω του οποίου ορισμένες ουσίες περνούν στον εγκέφαλο χωρίς παρέμβαση του αιματοεγκεφαλικού φραγμού είναι να το παρακάμψετε άμεσα. Ένας τρόπος για να γίνει αυτό είναι να χρησιμοποιήσετε τους αισθητήριους νευρώνες, αναγκάζοντας μια μετάδοση προς την αντίστροφη κατεύθυνση μέσω του άξονα του νευρώνα στο soma του. Είναι ο μηχανισμός που χρησιμοποιείται από ασθένειες γνωστές και ως λύσσα.

Κύριες λειτουργίες

Όπως είναι ήδη δυνατό να ρίξουμε μια ματιά σε μερικές από τις ιδιότητες που κάνουν το αίμα-εγκεφαλικό φράγμα ένα στοιχείο απαραίτητο για το νευρικό σύστημα, καθώς αυτό το στρώμα ενδοθηλιακών κυττάρων πληροί κυρίως τα ακόλουθα λειτουργίες.

Η κύρια λειτουργία του φραγμού αίματος-εγκεφάλου είναι να προστατεύουν τον εγκέφαλο από την άφιξη εξωτερικών ουσιών, εμποδίζοντας τη μετάβαση αυτών των στοιχείων. Με αυτόν τον τρόπο, η συντριπτική πλειονότητα των μορίων που είναι εξωτερικά του ίδιου του νευρικού συστήματος δεν μπορεί να το επηρεάσει, εμποδίζοντας μεγάλο μέρος των ιογενών και βακτηριακών λοιμώξεων να επηρεάσουν τον εγκέφαλο.

Εκτός από αυτήν την αμυντική λειτουργία εμποδίζοντας την είσοδο επιβλαβών στοιχείων, η παρουσία του επιτρέπει επίσης το σωστό διατήρηση του νευρικού περιβάλλοντος διατηρώντας σταθερή τη σύνθεση του διάμεσου υγρού που λούζει και διατηρεί το κύτταρα.

Μια τελική λειτουργία του αιματοεγκεφαλικού φραγμού είναι να μεταβολίζει ή να τροποποιεί στοιχεία για να τα κατασκευάσει διασταυρώστε το αίμα και τους νευρικούς ιστούς χωρίς να αλλάξετε κατά κάποιο τρόπο τη λειτουργία του νευρικού συστήματος ανεπιθύμητος. Φυσικά, ορισμένες ουσίες διαφεύγουν αυτού του μηχανισμού ελέγχου.

Θεραπευτικά προβληματική προστασία

Το γεγονός ότι το φράγμα αίματος-εγκεφάλου είναι τόσο αδιαπέραστο και δεν επιτρέπει την είσοδο των περισσότερων στοιχείων είναι ευεργετική όταν η λειτουργία του εγκεφάλου σας είναι σωστή και δεν απαιτείται ιατρική ή ιατρική παρέμβαση ψυχιατρικός. Αλλά σε περιπτώσεις όπου η εξωτερική δράση είναι απαραίτητη σε ιατρικό ή φαρμακολογικό επίπεδο, αυτός ο φραγμός αντιπροσωπεύει μια δυσκολία με την οποία είναι δύσκολο να αντιμετωπιστεί.

Και είναι ότι ένα μεγάλο μέρος των φαρμάκων που εφαρμόζονται σε ιατρικό επίπεδο και που θα χρησιμοποιηθούν για τη θεραπεία μιας ασθένειας ή λοίμωξης σε άλλο μέρος του Το σώμα δεν είναι αποτελεσματικό στη θεραπεία του προβλήματος στον εγκέφαλο, κυρίως λόγω της δράσης αποκλεισμού του φράγματος εγκέφαλος αίματος. Παραδείγματα αυτού βρίσκονται σε φάρμακα αφιερωμένα στην καταπολέμηση των όγκων, του Πάρκινσον ή της άνοιας.

Για να το διορθώσετε σε πολλές περιπτώσεις είναι απαραίτητη η ένεση της ουσίας απευθείας στο διάμεσο υγρό, χρησιμοποιήστε τα αποκοιλιακά όργανα ως διαδρομή πρόσβασης, σπάστε προσωρινά το φράγμα με τη χρήση μικροφυσαλίδων που οδηγούνται σε συγκεκριμένα σημεία χρησιμοποιώντας υπερήχους ή χρησιμοποιώντας χημικές συνθέσεις που μπορούν να διασχίσουν το φράγμα αίματος-εγκεφάλου μέσω μερικών από τους μηχανισμούς που περιγράφονται παραπάνω.

Βιβλιογραφικές αναφορές:

• Ballabh, Ρ. et αϊ. (2004). Το φράγμα αίματος-εγκεφάλου: μια επισκόπηση. Δομή, ρύθμιση και κλινικές επιπτώσεις. Νευροβιόλη. Dis.; 16: 1-13.
• Escobar, Α. και Gómez, B. (2008). Φραγμός αίματος-εγκεφάλου: Νευροβιολογία, κλινικές επιπτώσεις και επίδραση του στρες στην ανάπτυξή του. Στροφή μηχανής. Μεξ. Neurci.:9(5): 395-405.
• Interlandi, J. (2011). Διασχίζοντας το φράγμα εγκεφάλου αίματος. Σημειώσεις. Έρευνα και Επιστήμη.
• Pachter, J.S. et αϊ. (2003). Το αίμα-εγκεφαλικό φράγμα και ο ρόλος του στο ανοσοποιητικό προνόμιο στο κεντρικό νευρικό σύστημα. Ι. Νευροπάθεια. Εμπειρογνώμονας. Νευρολ.; 62: 593-604.
• Purves, Δ.; Lichtman, J. Δ. (1985). Αρχές νευρικής ανάπτυξης. Σάντερλαντ, Μάζα: Sinauer Associates.
• Saladin, Κ. (2011). Ανθρώπινη ανατομία. McGraw-Hill.