Hematocefalisk barriärstruktur, funktioner och sjukdomar

den blod hjärnbarriär (BHE) är en semipermeabel vägg som ligger mellan blodet och hjärnan. Det består av cellerna som bildar väggarna i cerebrala blodkapillärerna. Denna barriär låter neuronerna i centrala nervsystemet vara kemiskt isolerade från resten av kroppen.

Paul Ehrlich, den tyska doktorn som vann Nobelpriset i medicin 1908, visade förekomsten av blod-hjärnbarriären.

År 1878 gjorde han en avhandling om histologisk färgning. Ehrlich försökte injicera ett blått färgämne som kallas anilin i muskeln i blodet. Han fann att alla vävnader var färgade blå, förutom hjärnan och ryggmärgen.

När man samtidigt injicerade samma färgämne i cerebrospinalvätskan i hjärnventriklerna var hela det centrala nervsystemet färgat blått.

Detta experiment visade att det finns en barriär mellan blod och vätska i hjärnceller (extracellulär vätska): blod-hjärnbarriären.

Hjärnan är det enda orgel som har sitt eget säkerhetssystem. Tack vare blod-hjärnbarriären kan viktiga näringsämnen nå det medan de blockerar inkomsten av andra ämnen.

Denna barriär tjänar till att upprätthålla neuronernas korrekta funktion genom att styra inmatningen och utgången av kemikalier i hjärnan. Även om detta barriär verkar så effektivt blockerar passage av främmande ämnen till hjärnan som normalt också förhindrar droger från att nå denna.

Forskningen fortsätter under alla omständigheter att utforma droger som har de nödvändiga kraven för att tränga in i denna barriär.

Det finns emellertid några områden i kroppen där det inte finns någon blod-hjärnbarriär. Dessa är kända som cirkuventrikulära organ.

Slutligen finns det vissa villkor som ger en öppning av blod-hjärnbarriären. Detta möjliggör utbyte av ämnen fritt, så att hjärnans funktion kan förändras. Några av dem är inflammation, trauma eller sjukdomar som multipel skleros.

Strukturen av blod-hjärnbarriären

Vissa ämnen kan korsa detta hinder, men andra kan inte. Det betyder att det är en selektivt permeabel barriär.

I stora delar av kroppen binder inte cellerna som utgör blodkapillärerna hårt. Dessa kallas endotelceller och har slitsar mellan dem genom vilka olika ämnen kan komma in och ut. Således byts ut element mellan blodplasma och vätskan som omger cellerna i organismen (extracellulär vätska).

Men i centrala nervsystemet har kapillärer inte dessa klyftor. Tvärtom är cellerna nära kopplade. Detta förhindrar att många ämnen lämnar blodet.

Det är sant att det finns några konkreta ämnen som kan korsa detta hinder. De gör detta med hjälp av speciella proteiner som transporterar dem från kapillärernas väggar.

Till exempel tillåter glukostransportörer att detta ämne kommer in i hjärnan för att ge bränsle. Dessutom förhindrar dessa transportörer att giftiga avfallsprodukter kvarstår i hjärnan.

Glial (stödande) celler, som kallas astrocyter, klumpar sig runt hjärnans blodkärl och verkar spela en viktig roll vid utvecklingen av blod-hjärnbarriären. Dessa verkar också bidra till transporter av joner från hjärnan till blodet.

Å andra sidan finns det områden i nervsystemet som har en blod-hjärnbarriär som är mer permeabel än i andra. Följande avsnitt förklarar vad det här är för.

funktioner

För att det ska vara bra hjärnfunktion är det viktigt att en balans upprätthålls mellan substanser i neuronerna och i den extracellulära vätskan som finns runt dem. Detta tillåter att meddelanden överförs ordentligt mellan celler.

Om komponenterna i den extracellulära vätskan förändras, även något, kommer denna överföring att förändras vilket leder till förändringar i hjärnfunktionen.

Därför verkar blod-hjärnbarriären för att reglera kompositionen för denna vätska. Till exempel, många av de livsmedel vi äter presenterar kemiska ämnen som kan ändra informationsutbytet mellan neuroner. Blod-hjärnbarriären hindrar dessa ämnen från att nå hjärnan, upprätthålla en bra funktion.

Det är viktigt att notera att blod-hjärnbarriären inte har en enhetlig struktur i hela nervsystemet. Det finns platser där den har större permeabilitet än i andra. Detta är användbart för att tillåta passage av ämnen som inte är välkomna på andra ställen.

Ett exempel är hjärnstamens postrema-område. Denna region kontrollerar kräkningar och har en mycket mer permeabel blod-hjärnbarriär. Dess syfte är att neuroner i det området snabbt kan detektera giftiga ämnen i blodet.

Så när ett gift som kommer från magen når cirkulationssystemet, stimulerar hjärnan area postrema orsaka kräkningar. På så sätt kan organismen utvisa det giftiga innehållet i magen innan det börjar vara skadligt.

Sammanfattningsvis är de tre huvudfunktionerna i blod-hjärnbarriären:

- Skyddar hjärnan från potentiellt farliga främmande ämnen eller som kan förändra hjärnans funktion.

- Skyddar och skiljer centrala nervsystemet från hormoner och neurotransmittorer som finns i resten av kroppen och undviker oönskade effekter.

- Upprätthåller en konstant kemisk balans i vår hjärna.

Vilka ämnen korsar blod-hjärnbarriären?

Det finns ämnen som är mer mottagliga än andra för att korsa blod-hjärnbarriären. Ämnen som har följande egenskaper anger lättare än andra:

- Små molekyler passerar mycket lättare blod-hjärnbarriären än stora molekyler.

- De fettlösliga ämnena passerar lätt blod-hjärnbarriären, medan de som inte gör det långsammare eller inte passerar genom det. En typ av lipidlöslig läkemedel som lätt når vår hjärna är barbiturater. Andra exempel är etanol, nikotin, koffein eller heroin.

- Molekyler som har mindre elektrisk laddning passerar barriären snabbare än de som har en hög laddning.

Vissa ämnen kan passera blod-hjärnbarriären. Framför allt passerar de glukos-, syre- och aminosyremolekyler som är grundläggande för hjärnans funktion.

Aminosyror, såsom tyrosin, tryptofan, fenylalanin, valin eller leucin, går in i blod-hjärnbarriären mycket snabbt. Många av dessa är prekursorer av neurotransmittorer som syntetiseras i hjärnan.

Emellertid utesluter denna barriär nästan alla stora molekyler och 98% av alla läkemedel som består av små molekyler.

Det är därför det finns svårigheter att behandla hjärnans sjukdomar, eftersom drogerna vanligtvis inte passerar barriären eller inte i de nödvändiga mängderna. I vissa fall kan terapeutiska medel injiceras direkt i hjärnan för att undvika blod-hjärnbarriären.

Samtidigt förhindrar inträdet av neurotoxiner och lipofila genom en transportör reglerad av det så kallade glykoproteinet P. 

Circuventricular organ

Som nämnts finns det flera hjärnområden där blod-hjärnbarriären är svagast och mest permeabel. Detta medför att ämnen kommer att nå dessa områden med lätthet.

Tack vare dessa områden kan hjärnan styra blodkompositionen. Inom de cirkuventrikulära organen är:

- Pineal körtel: är en struktur belägen inuti vår hjärna, mellan ögonen. Det är relaterat till våra biologiska rytmer och viktiga hormonella funktioner. Frigör melatonin och neuroaktiva peptider.

- Neurohypophysis: är hypofysens bakre lobe. Lagrar ämnen från hypotalamus, främst neurohormoner som oxytocin och vasopressin.

- Område postrema: Som nämnts ovan producerar kräkningar för att förhindra oss från berusande.

- Subfornical organ: det är viktigt vid reglering av kroppsvätskor. Det har till exempel en viktig roll i känslan av törst.

- Terminalplastens kärlorgan: bidrar också till törst och vätskebalans genom frisättning av vasopressin. Detekterar peptider och andra molekyler.

- Eminence media: är ett område av hypotalamus som reglerar den främre hypofysen genom interaktioner mellan hypotalamisk stimulerande och hämmande hormoner.

Villkor som påverkar blod-hjärnbarriären

Det är möjligt att blod-hjärnbarriären förändras på grund av olika sjukdomar. Dessutom, när denna barriär svagare är det möjligt att sannolikheten ökar eller accelererar uppkomsten av neurodegenerativa störningar.

- Hypertoni eller högspänning: kan orsaka att denna barriär förändras, blir permeabel, vilket kan vara farligt för vår kropp.

- Strålning: lång exponering för strålning kan försvaga blod-hjärnbarriären.

- Infektioner: inflammationen i någon del av centrala nervsystemet försvagar denna barriär. Ett exempel är meningit, en sjukdom där hjärnhinnorna (skikt som omger hjärnan och ryggmärgen) inflammeras av olika virus och bakterier..

- Trauma, ischemi, stroke ... kan orsaka direkt skada på hjärnan, som påverkar blod-hjärnbarriären.

- Hjärnabscess Det beror på inflammation och ackumulering av pus i hjärnan. Infektionen kommer vanligen från örat, mun, bihålor etc. Även om det kan vara ett resultat av trauma eller operation. I de flesta fall tar det 8 till 12 veckor antibakteriell behandling.

- Multipel skleros: Det verkar som att människor med denna sjukdom har läckage i blod-hjärnbarriären. Detta orsakar för många vita blodkroppar att nå hjärnan, där de felaktigt angriper myelin.

Myelin är ett ämne som täcker nervceller och låter nervimpulserna resa snabbt och effektivt. Om det förstörs uppträder en kognitiv och progressiv motorförstöring.

referenser

1. Blood Brain barrier. (N.D.). Hämtad den 22 april 2017, från Wikipedia: en.wikipedia.org.
2. Blood Brain Barrier ("Keep Out"). (N.D.). Hämtad den 22 april 2017, från neurovetenskap för barn: faculty.washington.edu.
3. Blood-Brain Barrier. (2 juli 2014). Hämtad från BrainFacts: brainfacts.org.
4. Carlson, N.R. (2006). Beteendefysiologi 8: e utg. Madrid: Pearson.