Hematoencephalic Barrier: Struktur, Funksjoner og sykdommer
Blodhjernebarrieren (BBB) er en semipermeabel vegg mellom blod og hjerne. Det består av cellene som danner veggene i hjernehodelæret. Denne barrieren tillater at nevronene i sentralnervesystemet blir kjemisk isolert fra resten av organismen.
Paul Ehrlich, den tyske legen som vunnet Nobelprisen i medisin i 1908, demonstrerte eksistensen av blod-hjernebarrieren.
I 1878 gjorde han en avhandling om histologisk farging. Ehrlich prøvde å injisere et blått fargestoff som kalles anilin i blodbanen av en mus. Han fant at alle vevene ble farget blå, bortsett fra hjernen og ryggmargen.
Men da han injiserte det samme fargestoffet i cerebrospinalvæsken i hjernen ventriklene ble hele sentralnervesystemet ble farget blå.
Dette eksperimentet viste at det er en barriere mellom blodet og væsken i hjernens celler (ekstracellulær væske): blod-hjernebarrieren.
Hjernen er det eneste organet som har sitt eget sikkerhetssystem. Takket være blod-hjernebarrieren kan viktige næringsstoffer nå det mens de blokkerer innføringen av andre stoffer.
Denne barrieren tjener til å opprettholde riktig funksjon av nevroner ved å kontrollere innføring og utgang av kjemikalier i hjernen. Selv om denne barrieren dessverre så effektivt blokkerer fremmedlegemer til hjernen, som normalt også forhindrer medisiner i å nå det.
Under alle omstendigheter fortsetter forskningen å utvikle stoffer som har de nødvendige kravene til å trenge inn i denne barrieren.
Imidlertid er det noen områder av kroppen der det ikke er blod-hjernebarriere. Disse kalles circuventricular organer.
Til slutt er det visse forhold som gir en åpning av blod-hjernebarrieren. Dette tillater utveksling av stoffer fritt, slik at hjernens funksjon kan endres. Noen av dem er betennelser, traumer eller sykdommer som multippel sklerose.
Struktur av blod-hjernebarrieren
Noen stoffer kan krysse denne barrieren, men andre kan ikke. Det betyr at det er en selektivt permeabel barriere.
I store deler av kroppen binder ikke cellene som utgjør blodkarillærene tett. Disse kalles endotelceller, og har spalt mellom dem hvor forskjellige stoffer kan komme inn og ut. Dermed utveksles elementer mellom blodplasmaet og væsken som omgir cellene i organismen (ekstracellulær væske).
Men i sentralnervesystemet har kapillærene ikke disse splittene. Tvert imot er cellene nært forbundet. Dette forhindrer mange stoffer i å forlate blodet.
Det er sant at det er noen konkrete stoffer som kan krysse denne barrieren. De gjør dette ved hjelp av spesielle proteiner som transporterer dem fra veggene i kapillærene.
For eksempel tillater glukosetransportører innføringen av dette stoffet i hjernen for å gi drivstoff. I tillegg hindrer disse transportørene at giftige avfallsprodukter forblir i hjernen.
Glial (støttende) celler, kalt astrocytter, klumper rundt blodkarene i hjernen og ser ut til å spille en viktig rolle i utviklingen av blod-hjernebarrieren. Disse synes også å bidra til transport av ioner fra hjernen til blodet.
På den annen side er det områder av nervesystemet som har en blod-hjernebarriere mer permeabel enn i andre. Følgende avsnitt forklarer hva dette gjelder.
funksjoner
For at det skal være god hjernefunksjon, er det viktig at en balanse opprettholdes mellom stoffer inne i nevronene og i det ekstracellulære væske som er rundt dem. Dette tillater at meldinger overføres riktig mellom celler.
Hvis komponentene i den ekstracellulære væsken endres, til og med litt, vil denne overføringen bli endret og føre til endringer i hjernefunksjonen.
Derfor virker blod-hjernebarrieren for å regulere sammensetningen av denne væsken. For eksempel, mange av maten vi spiser, presenterer kjemiske stoffer som kan endre utvekslingen av informasjon mellom nevroner. Blodhjernebarrieren forhindrer disse stoffene i å nå hjernen, opprettholde god funksjonalitet.
Det er viktig å merke seg at blod-hjernebarrieren ikke har en jevn struktur gjennom hele nervesystemet. Det er steder der det har mer permeabilitet enn i andre. Dette er nyttig for å tillate passering av stoffer som ikke er velkommen andre steder.
Et eksempel er poststematområdet i hjernestammen. Denne regionen kontrollerer oppkast, og har en mye mer permeabel blod-hjernebarriere. Dens formål er at nevroner i dette området raskt kan oppdage giftige stoffer i blodet.
Når noen gift som kommer fra magen når sirkulasjonssystemet, stimulerer det dermed hjernenes dessertområde som forårsaker oppkast. På denne måten kan organismen utvise giftig innhold fra magen før det begynner å være skadelig.
Sammendrag er de tre hovedfunksjonene i blod-hjernebarrieren:
- Beskytter hjernen mot fremmede stoffer som er potensielt farlige eller som kan forandre hjernefunksjonen.
- Beskytter og separerer sentralnervesystemet fra hormoner og nevrotransmittere som er i resten av kroppen, og unngår uønskede effekter.
- Opprettholder en konstant kjemisk balanse i hjernen vår.
Hvilke stoffer krysser blod-hjernebarrieren?
Det er stoffer som er mer mottakelige enn andre som krysser blod-hjernebarrieren. Stoffer som har følgende egenskaper, angir lettere enn andre:
- Små molekyler passerer langt mer blod-hjernebarrieren enn store molekyler.
- De liposløselige stoffene krysser enkelt blod-hjernebarrieren, mens de som ikke gjør det sakte eller ikke klarer å krysse det. En type lipidoppløselig stoff som lett når vår hjerne er barbiturater. Andre eksempler er etanol, nikotin, koffein eller heroin.
- Molekyler med mindre elektrisk ladning passerer barrieren raskere enn de med høy ladning.
Noen stoffer kan krysse blod-hjernebarrieren. Fremfor alt passerer de glukose molekyler, oksygen og aminosyrer som er essensielle for at hjernen fungerer riktig.
Aminosyrer som tyrosin, tryptofan, fenylalanin, valin eller leucin går raskt inn i blod-hjernebarrieren. Mange av disse er forløperne til nevrotransmittere som er syntetisert i hjernen.
Imidlertid utelukker denne barrieren nesten alle store molekyler og 98% av alle legemidler som består av små molekyler.
Det er derfor det er vanskeligheter for behandling av hjernesykdommer, siden stoffene vanligvis ikke krysse barrieren eller ikke i nødvendige mengder. I visse tilfeller kan terapeutiske midler injiseres direkte inn i hjernen for å unngå blod-hjernebarrieren.
Samtidig forhindrer det innføring av nevrotoksiner og lipofile gjennom en transportør regulert av det såkalte glykoprotein P.
Circuventricular organer
Som nevnt er det flere hjernegrupper hvor blod-hjernebarrieren er svakest og mest permeabel. Dette medfører at stoffer når disse områdene med letthet.
Takket være disse områdene kan hjernen kontrollere blodsammensetningen. Innenfor circuventricular organer er:
- Pineal kjertel: er en struktur som ligger inne i hjernen, mellom øynene. Det er knyttet til våre biologiske rytmer og viktige hormonelle funksjoner. Det frigjør melatonin og neuroaktive peptider.
- Neurohypophysis: er den bakre delen av hypofysen. Lagrer stoffer fra hypothalamus, hovedsakelig nevrohormoner som oksytocin og vasopressin.
- Område postrema: Som nevnt ovenfor produserer brekninger for å hindre oss i å bli beruset.
- Subfornical organ: er viktig i reguleringen av kroppsvæsker. For eksempel har den en viktig rolle i følelsen av tørst.
- Klinisk organ i terminallamina: bidrar også til tørst og væskebalanse gjennom frigjøring av vasopressin. Detekterer peptider og andre molekyler.
- Eminence media: er et område av hypothalamus som regulerer den fremre hypofysen gjennom interaksjoner mellom hypotalamusstimulerende og hemmerende hormoner.
Forhold som påvirker blod-hjernebarrieren
Det er mulig at blod-hjernebarrieren endres på grunn av ulike sykdommer. I tillegg, når denne barrieren svekkes, er det mulig at sannsynligheten øker eller akselererer utseendet av nevrodegenerative forstyrrelser.
- Hypertensjon eller høy spenning: kan forårsake at denne barrieren endres, blir gjennomtrengelig, noe som kan være farlig for kroppen vår.
- Stråling: Lang eksponering for stråling kan svekke blod-hjernebarrieren.
- Infeksjoner: Betennelsen i en del av sentralnervesystemet svekker denne barrieren. Et eksempel er meningitt, en sykdom der cerebrale meninges (lag som omgir hjernen og ryggmargen) er inflammet av ulike virus og bakterier.
- Traumer, iskemi, hjerneslag ... kan forårsake direkte skade på hjernen, som påvirker blod-hjernebarrieren.
- Brain abscess. Det skyldes betennelse og opphopning av pus inne i hjernen. Infeksjonen kommer vanligvis fra øret, munnen, bihulene, etc. Selv om det kan være et resultat av traumer eller operasjoner. I de fleste tilfeller tar det 8 til 12 uker med antibakteriell terapi.
- Multiple sklerose: Det ser ut til at mennesker med denne sykdommen har lekkasje i blod-hjernebarrieren. Dette fører til at for mange hvite blodlegemer kommer til hjernen, der de feilaktig angriper myelin.
Myelin er et stoff som dekker nerveceller og lar nerveimpulser reise raskt og effektivt. Hvis den blir ødelagt, vil det oppstå kognitiv og progressiv motorforringelse.
