Гэб строение: Гематоэнцефалический барьер — Википедия – Гематоэнцефалический барьер

Содержание

Гематоэнцефалический барьер

Нормальная деятельность головного мозга возможна лишь в условиях биохимического и электролитного гомеостаза (равновесия). Поэтому жизненно необходимо, чтобы мозг был надежно защищен от попадания веществ, способных изменить работу центральной нервной системы. Для этого и существует гематоэнцефалический барьер, или сокращенно ГЭБ.

Для чего нам нужен ГЭБ

ГЭБ — это полупроницаемая мембрана, которая отделяет мозг от кровеносного русла. Этот барьер состоит из эндотелиальных клеток, астроцитов и перицитов. Мембрана имеет особо «плотное» расположение капилляров, что и является основой барьера, предохраняющего мозг от проникновения большинства веществ, циркулирующих в крови.

ГЭБ сохраняет специфическую внеклеточную среду вокруг нейронов, поддерживая концентрацию аминокислот, аскорбиновой и фолиевой кислот даже при снижении их концентрации в сыворотке крови.

Инновации в нейронаукахЧитайте также:
Инновации в нейронауках

Кроме того, абсолютно необходимо, чтобы никакие патогенные микробы не могли попасть в головной мозг. Иначе наступает катастрофа. Типичный пример: микроб менингита, так называемый менингококк, вполне мирно может проживать в носоглотке, но при ослаблении защитных сил (и нарушении проницаемости ГЭБ) менингококк попадает в центральную нервную систему, поражая оболочки головного мозга и вызывая потенциально смертельную болезнь — гнойный менингит.

Гематоэнцефалический барьер защищает центральную нервную систему от патогенных микробов

Повышение проницаемости ГЭБ также характерно и для других заболеваний нервной системы. Например, при рассеянном склерозе активированные Т-лимфоциты легко преодолевают ГЭБ и вызывают поражение мозга.

Как ГЭБ работает на практике

Проницаемость гематоэнцефалического барьера напрямую зависит от величины молекул. Маленькие молекулы кислорода, углекислого газа проходят вообще без проблем. Но чем крупнее молекула вещества, тем труднее ей пробраться. Впрочем, существуют способы облегчить эту задачу. Например, давно замечено, что жирорастворимые вещества диффундируют через барьер на ура. Это свойство используется при создании некоторых лекарств, например снотворных барбитуратов.

Интересна ситуация с таким важным веществом, как глюкоза. Пониженный ее уровень — гипогликемия мозга — проявляет себя в виде головной боли, нарушений внимания, спутанности сознания и эпилептических приступов. При этом концентрация сахара в крови может оставаться нормальной (!). Тут «заупрямился» ГЭБ и возникли нарушения в системе переноса глюкозы.

Кстати, все больше и больше свидетельств, что классическая эпилепсия, происхождение которой в известной мере остается загадкой для врачей, является «болезнью ГЭБ», когда нарушен транспорт глюкозы в тканях мозга.

ГЭБ и фармакология

Гематоэнцефалический барьер и фармакология

Давайте сразу уясним, что большинству лекарств незачем преодолевать этот барьер. К примеру, средство от расстройства желудка должно держаться подальше от мозга и заниматься своим прямым делом в пищеварительном тракте. Но если возникло серьезное поражение центральной нервной системы, «тогда мы идем к вам!».

Антибиотикам желательно добраться до мозга при инфекционных поражениях, противоконвульсивным препаратам — для лечения судорог и, уж конечно, нейролептикам — для купирования острых психозов. Эффективность вышеперечисленных препаратов напрямую зависит от проницаемости ГЭБ.

А вот при болезни Паркинсона, для которой характерен недостаток допамина в мозге, не удастся восполнить этот дефицит ни таблетками, ни уколами, потому что допамин через ГЭБ, к сожалению, не проходит. Хотя, например, предшественник допамина — Л-допа — способен преодолеть ГЭБ. Но все-таки это не совсем то, что нужно.

Кстати, похожая ситуация при депрессиях, в патогенезе которых большую роль играет глютамат. Глютамат также не проникает через через ГЭБ. Поэтому глотать его бессмысленно.

Когда ГЭБ может рухнуть?

Существует ряд ситуаций, при которых страдает ГЭБ и мозг остается незащищенным. Это может случиться при высоком артериальном давлении, поэтому стоит держать его под контролем. Внутривенное введение гиперосмолярных растворов также несет в себе угрозу нарушения барьера. Длительное воздействие микроволнового излучения и радиации доказанно считается причинами нарушений ГЭБ. Инфекции центральной нервной системы типично дают сбои в работе барьера. Также нарушения возможны при травмах мозга, его ишемии, воспалении и инсультах.

А если ГЭБ не пускает, но нам очень нужно?

Метод локального открытия ГЭБ

Существует ряд заболеваний головного мозга, когда жизненно важно пропихнуть лекарство в определенный участок мозга. Чаще всего это онкология. Для этого используется метод «локального открытия ГЭБ». Лучше всего работают маннитол и его аналоги, которые вводятся в артерию мозга под контролем компьютерного томографа.

Маннитол открывает ГЭБ примерно на час, и за это время опухоль подвергается воздействию химиотерапии. С уходом маннитола дверь в мозг закрывается. И правильно — нельзя оставлять мозг без защиты.

Подобным эффектом открытия ГЭБ обладают Лейкотриен С4 и брадикинин. В определенной дозе ГЭБ открывает и гистамин. Кстати, «закрыть дверь» за гистамином можно его антиподом — цимедином. Имейте в виду, что все эти препараты вводятся прицельно в надлежащий кровеносный сосуд. Если принимать их в виде таблеток или инъекций, результата не будет.

Информация для простого пациента

Не ведитесь на рекламу деятелей «народной медицины», утверждающих, что нашли средства, улучшающие состояние психики. Далеко не всякая таблетка, вами проглоченная, вообще доберется до головы. На страже вашего мозга стоит ГЭБ, и чаще всего это только на пользу.

Сергей Боголепов

Фото istockphoto.com

Гематоэнцефалический барьер — Неврология — LiveJournal

Актуальность. Существование гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) является необходимым и наиболее важным условием для нормального функционирования центральной нервной системы (ЦНС), поэтому одной из ключевых задач, решение которой имеет не только фундаментальное, но и прикладное значение, является изучение механизмов функционирования ГЭБ. Известно, что физиологическая проницаемость ГЭБ уступает место патологической при различных видах патологии ЦНС (ишемия, гипоксия головного мозга, травмы и опухоли, нейродегенеративные заболевания), причем изменения проницаемости носят избирательный характер и зачастую являются причиной неэффективности фармакотерапии.

Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) — осуществляет активное взаимодействие между кровотоком и ЦНС, являясь высоко-организованной морфо-функциональной системой, локализованной на внутренней мембране сосудов головного мозга и включающей [
1
] церебральные эндотелиоциты и [2] комплекс поддерживающих структур: [2.1] базальную мембрану, к которой со стороны ткани мозга прилежат [2.2] перициты и [2.3] астроциты (имеются сообщения о том, что [2.4] аксоны нейронов, которые содержат вазоактивные нейротрансмиттеры и пептиды, также могут вплотную граничить с эндотелиальными клетками, однако эти взгляды разделяются не всеми исследователями). За редким исключением ГЭБ хорошо развит во всех сосудах церебрального микроциркуляторного русла диаметром менее 100 мкм. Эти сосуды, включающие в себя собственно капилляры, а также пре- и посткапилляры, объединяются в понятие микрососуды.



Обратите внимание! Только у небольшого количества образований головного мозга (около 1 — 1,5%) ГЭБ отсутствует. К таким образованиям относят: хориоидальные сплетения (основное), эпифиз, гипофиз и серый бугор. Однако и в этих структурах существует гематоликворный барьер, но иного строения.

читайте также пост: Нейроглия (на laesus-de-liro.livejournal.com) [читать]

ГЭБ выполняет барьерную (ограничивает транспорт из крови в мозг потенциально токсичных и опасных веществ: ГЭБ — высокоселективный фильтр), транспортную и метаболическую (обеспечивает транспорт газов, питательных веществ к мозгу и удаление метаболитов), иммунную и нейросекреторную функции, без которых невозможно нормальное функционирование ЦНС.

Эндотелиоциты. Первичной и важнейшей структурой ГЭБ являются эндотелиоциты церебральных микрососудов (ЭЦМ), которые значительно отличаются от аналогичных клеток других органов и тканей организма. Именно им отводится [!!!] основная роль непосредственной регуляции проницаемости ГЭБ. Уникальными структурными характеристиками ЭЦМ являются: [1] наличие плотных контактов, соединяющих мембраны соседних клеток, как замок «молния», [2] высокое содержание митохондрий, [3] низкий уровень пиноцитоза и [
4
] отсутствие фенестр. Данные барьерные свойства эндотелия обусловливают очень высокое трансэндотелиальное сопротивление (от 4000 до 8000 W/см2 in vivo и до 800 W/см2 в кокультурах эндотелиоцитов с астроцитами in vitro) и практически полную непроницаемость монослоя барьерного эндотелия для гидрофильных веществ. Необходимые ЦНС питательные вещества (глюкоза, аминокислоты, витамины и пр.), а также все белки транспортируются через ГЭБ только активно (т.е. с затратой АТФ): либо путем рецептор-опосредованного эндоцитоза, либо с помощью специфических транспортеров. Основные отличия эндотелиоцитов ГЭБ и периферических сосудов представлены в таблице:




Кроме указанных особенностей, ЭЦМ ГЭБ секретируются вещества, регулирующие функциональную активность стволовых клеток ЦНС в постнатальном периоде: лейкемия ингибирующий фактор — LIF, нейротрофический фактор мозга — BDNF, костный морфоген — BMP, фактор роста фибробластов — FGF и др. ЭЦМ формируют и так называемое трансэндотелиальное электрическое сопротивление — барьер для полярных веществ и ионов.

Базальная мембрана. ЭЦМ окружает и поддерживает экстрацеллюлярный матрикс, который отделяет их от периэндотелиальных структур. Другое название данной структуры — базальная мембрана (БМ). Отростки астроцитов, окружающих капилляры, а также перициты внедрены в базальную мембрану. Экстрацеллюлярный матрикс является НЕклеточным компонентом ГЭБ. В состав матрикса входят ламинин, фибронектин, различные типы коллагенов, тенасцин и протеогликаны, экспрессируемые перицитами и эндотелиоцитами. БМ обеспечивает механическую поддержку окруженных ею клеток, отделяя эндотелиоциты капилляров от клеток ткани мозга. Кроме этого, она обеспечивает субстрат для миграции клеток, а также выступает в роли барьера для макромолекул. Адгезия клеток к БМ определяется интегринами — трансмембранными рецепторами, которые соединяют элементы цитокселета клетки с экстрацеллюлярным матриксом. БМ, окружая эндотелиоциты сплошным слоем, является последней физической преградой транспорту крупномолекулярных веществ в составе ГЭБ.

Перициты. Перициты являются удлиненными клетками, расположенными вдоль продольной оси капилляра, которые своими многочисленными отростками охватывают капилляры и посткапиллярные венулы, контактируют с эндотелиальными клетками, а также аксонами нейронов. Перициты передают нервный импульс от нейрона на эндотелиоциты, что приводит к накоплению или потере клеткой жидкости и, как следствие, изменению просвета сосудов. В настоящее время перициты считаются мало-дифференцированными клеточными элементами, участвующими в ангиогенезе, эндотелиальной пролиферации и воспалительных реакциях. Они оказывают стабилизирующий эффект на новые сформировавшиеся сосуды и приостанавливают их рост, влияют на пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток.

Астроциты. Работа всех транспортных систем ГЭБ контролируется астроцитами. Эти клетки окутывают своими окончаниями сосуды и контактируют непосредственно с эндотелиоцитами, оказывают существенное влияние на формирование плотных контактов между эндотелиоцитами и определяют свойства эндотелиоцитов ГЭБ. При этом эндотелиоциты приобретают способность к повышенной экструзии ксенобиотиков из ткани мозга. Астроциты, также как и перициты, являются посредниками в передаче регулирующих сигналов от нейронов к эндотелиоцитам сосудов через кальций-опосредованные и пуринергические взаимодействия.

Нейроны. Капилляры головного мозга иннервируются норадрен-, серотонин-, холин- и ГАМКергическими нейронами. При этом нейроны входят в состав нейроваскулярной единицы и оказывают существенное влияние на функции ГЭБ. Они индуцируют экспрессию ГЭБ-ассоциированных белков в эндотелиоцитах головного мозга, регулируют просвет сосудов головного мозга, проницаемость ГЭБ.

Обратите внимание! Перечисленные выше структуры (1 — 5) составляют первый, [1] физический, или структурный компонент ГЭБ. Второй, [2] биохимический компонент, образован транспортными системами, которые расположены на люминальной (обращенной в просвет сосуда) и аблюминальной (внутренней или базальной) мембране эндотелиоцита. Транспортные системы могут осуществлять как перенос веществ из кровотока к мозгу (influx), так и/или обратный перенос из ткани мозга в кровоток (efflux).


Читайте также:

статья «Современные представления о роли нарушения резистентности гематоэнцефалического барьера в патогенезе заболеваний ЦНС. Часть 1: Строение и формирование гематоэнцефалического барьера» Блинов Д.В., ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава РФ, Москва (журнал «Эпилепсия и пароксизмальные состояния» №3, 2013) [читать];

статья «Современные представления о роли нарушения резистентности гематоэнцефалического барьера в патогенезе заболеваний ЦНС. Часть 2: Функции и механизмы повреждения гематоэнцефалического барьера» Блинов Д.В., ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава РФ, Москва (журнал «Эпилепсия и пароксизмальные состояния» №1, 2014) [читать];

статья «Основные функции гематоэнцефалического барьера» А.В. Моргун, Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого (Сибирский медицинский журнал, №2, 2012) [читать];

статья «Фундаментальные и прикладные аспекты изучения гематоэнцефалического барьера» В.П. Чехонин, В.П. Баклаушев, Г.М. Юсубалиева, Н.Е. Волгина, О.И. Гурина; Кафедра медицинских нанобиотехнологий РНИМУ им. Н.И. Пирогова, Москва; ФГБУ «Государственный научный центр социальной и судебной психиатрии им. В.П. Сербского» МЗ РФ (журнал «Вестник РАМН» №8, 2012) [читать];

статья «Проницаемость гематоэнцефалического барьера в норме, при нарушении развития головного мозга и нейро-дегенерации» Н.В. Кувачева и соавт., Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого Министерства здравоохранения РФ, Красноярск (Журнал неврологии и психиатрии, №4, 2013) [читать]



читайте также пост: Нейроваскулярная единица (на laesus-de-liro.livejournal.com) [читать]

Гематоэнцефалический барьер Википедия

Гематоэнцефалический барьер: сторожевой пост на границе головного мозга

Гематоэнцефалический барьер «сшит» с эндотелиальными клетками высокой плотности, которые в значительной степени ограничивают его проницаемость. Кровеносные сосуды ГЭБ лишены “сообщения,” в процессе которого через поры был бы возможен быстрый обмен молекулами между тканью и этими сосудами. Кроме того, в ГЭБ также имеются «непроницаемые перегородки», которые еще более затрудняют проникновение внутрь.

Нейроны и не нейронные клетки, располагающиеся вдоль его границ, постоянно настороже и играют роль “детоксикационных пунктов.” Эти клетки также поддерживают целостность и функционирование всей центральной нервной системы.

Благодаря этому, в нормальных условиях доступ к мозгу получают лишь те вещества, которые отвечают определённым «критериям». К их числу относятся крошечные «жирорастворимые» молекулы, не являющиеся «субстратом для активных эффлюксных транспортёров» (AETs). Это такие вещества, как некоторые газы, вода, глюкоза, аминокислоты, перемещаемые другими, еще более мелкими частицами, а именно – «опосредованными переносчиками транспортёрами» (CMTs) либо «рецептор-опосредованными транспортёрами» (RMTs).

Задачи гематоэнцефалического барьера

Масса головного мозга человека составляет приблизительно 2 % от массы его тела. При этом потребность в кислороде центральной нервной системы составляет 20 % от потребностей всего организма. Также в противоположность другим органам мозг обладает наименьшими запасами питательных веществ. Нервные клетки не могут обеспечить свои энергетические потребности анаэробно (путём одного лишь гликолиза).

Нормальное функционирование мозга возможно также в условиях электролитного и биохимического гомеостаза. Колебания pH, концентрации калия крови и других показателей не должны отражаться на ткани головного мозга. Попадение циркулирующих в кровеносном русле нейромедиаторов в нервную ткань может разбалансировать её работу [1].

Чтобы обеспечить задачи обеспечения, выведения продуктов жизнедеятельности и поддержания гомеостаза вещества мозга, система сосудов центральной нервной системы имеет целый ряд структурно-функциональных отличий от сосудов других органов и тканей[1].

Изменения в функционировании ГЭБ могут вызывать нарушения функционирования центральной нервной системы. Целый ряд неврологических заболеваний напрямую или косвенно связан с его повреждением[2].

Как воспаление воздействует на ГЭБ

Когда ГЭБ воспаляется – его целостность нарушается, и он начинает пропускать через свою поверхность более крупные частички, в том числе патогенные микроорганизмы и «ксенобиотические вещества» (т.е. токсины из окружающей среды). Учёные уже давно знали, что между воспалением и ослаблением гематоэнцефалического барьера существует взаимосвязь, но не знали точно, в чем она заключается.

Впрочем, в 2014 году научные работники из Великобритании и Нидерландов в ходе совместного исследования обнаружили общее звено: молекулу микроРНК-155, которая обладает способностью создавать микроскопические бреши в нейроэпителиальных клетках, через которые могут проникать патогенные микроорганизмы.

Повышенный уровень микроРНК-155 играет определённую роль в развитии состояния, которое сегодня принято называть «Синдром повышенной проницаемости мозга» либо «Протекающий головной мозг». Примечательно, что высокий уровень микроРНК-155 также характерен для разных видов рака, включая лейкемию, лимфому, опухоли головного мозга и рак молочной железы.

Функции

Сравнительная схема строения периферического и церебрального капилляров

нем.Periphere Kapillare

 — периферический

капилляр
нем.Zerebrale Kapillare

 — церебральный

капилляр
нем.Zellkern

 —

клеточное ядро
нем.Lumen des Kapillargefäßes

 — просвет капиллярного сосуда

англ.Tight Junction

 — плотный контакт

нем.Intrazellularspalt

 — межклеточная щель

нем.Endothelzelle

 — эндотелиальная клетка

нем.Fenestrierung

 — фенестрация

Строение ГЭБ — от ткани мозга к плотному контакту

Схематическое строение сосудистой стенки артерии,

артериолы

и капилляра мозга

Существенным элементом структуры ГЭБ являются эндотелиальные клетки. Особенностью эндотелия сосудистой стенки церебральных сосудов является наличие между ними плотных межклеточных контактов. В структуре ГЭБ также большое значение имеют перициты и астроциты[1]. Межклеточные промежутки между эндотелиальными клетками, перицитами и астроцитами нейроглии ГЭБ являются наиболее узкими в сравнении с другими клетками организма. Эти три вида клеток являются структурной основой ГЭБ не только у человека, но и у большинства позвоночных[5][6].

Капиллярные сосуды выстланы эндотелиальными клетками. Эндотелий периферических сосудов содержит открытые промежутки (фенестрации) диаметром около 50 нм. и межклеточные щели от 0,1 до 1 мкм. Через эти пространства происходит свободная циркуляция воды и растворённых в ней веществ между кровью и межклеточным пространством.

Другим отличием эндотелия церебральных капилляров от периферических является низкое количество в них пиноцитозных пузырьков (везикул)[9][10].

В то же время количество митохондрий в эндотелиальных клетках сосудов мозга в 5-10 раз выше, чем в эндотелии периферических сосудов. Митохондрии являются органеллами синтезирующими молекулыАТФ, являющихся основным источником энергии для клетки. Большое количество митохондрий соответственно является показателем значительных энергетических потребностей эндотелиальных клеток ГЭБ, что связано с процессами активного транспорта и обмена веществ[4].

ГЭБ является также метаболическим или ферментативным (энзиматическим) барьером [11][12][13][14][15]. На поверхности клеточных мембран эндотелиальных клеток ГЭБ находится целый ряд ферментов в значительно большем количестве чем на других клетках паренхимы. Среди них стоит отметить гамма-глутамилтрансферазы и фосфатазы (в частности глюкоза-6-фосфатазу), катехол-О-метилтрансферазу, моноаминоксидазу и цитохром Р450[16][17][18].

В связи с большой концентрацией различных ферментов в эндотелиальных клетках ГЭБ многие вещества при транспортировании через цитоплазму эндотелия метаболизируются[10]. При этом по высоте эндотелиальная клетка ГЭБ составляет от 0,3 до 0,5 мкм. Энтероциты, эпителиальные клеткикишечника, к примеру имеют в высоту 17-30 мкм[19].

Схематическое изображение плотного контакта

Соотношение холестерина к фосфолипидам в эндотелиальных клетках ГЭБ такое же, как и в эндотелиальных клетках периферических сосудов и составляет ≈ 0,7[20]. Пассивный транспорт через клеточные мембраны ГЭБ мало чем отличается от пассивной диффузии в других эндотелиальных клетках[21]. В мембранах эндотелиальных клеток содержится большое количество каналов, которые свободно пропускают моллекулы воды. Они делают возможным свободную диффузию моллекул воды как в направлении мозга, так и кровеносной системы[22].

Отсутствие фенестраций и небольшое число пиноцитарных везикул делают эндотелиальную выстилку капилляров мозга механическим барьером для крупных молекул и инородных веществ. Кроме этого ГЭБ обладает значительным электрическим сопротивлением — около 1500—2000 Ом. К примеру электрическое сопротивление для стенок капилляров мышечной ткани составляет 30 Ом[23].

  • поддержание гомеостаза
  • транспортная
  • защитная

Ни для кого не является секретом, что организм должен поддерживать постоянство своей внутренней среды, или гомеостаз, затрачивая для этого энергию, иначе он не будет отличаться от неживой природы. Так, кожа защищает наш организм от внешнего мира на органном уровне.

Но оказывается, значение имеют и другие барьеры, которые образуются между кровью и некоторыми тканями. Они называются гистогематическими. Эти барьеры необходимы по различным причинам. Иногда нужно механически ограничить проникновение крови к тканям. Примерами таких барьеров служат:

  • гематоартикулярный барьер – между кровью и суставными поверхностями;
  • гематоофтальмический барьер – между кровью и светопроводящими средами глазного яблока.

Все знают, на своем опыте, что, разделывая мясо видно, что поверхность суставов всегда лишена контакта с кровью. В том случае, если кровь изливается в полость сустава (гемартроз), то она способствует его зарастанию, или анкилозу.

Понятно, почему нужен гематоофтальмический барьер: внутри глаза есть прозрачные среды, например, стекловидное тело. Его задача – как можно меньше поглощать проходящий свет.

В том случае, если не будет этого барьера, то кровь будет проникать в стекловидное тело, и мы будем лишены возможности видеть.

Именно от бесперебойной работы гематоэнцефалического барьера зависит наша жизнь. Ведь наш головной мозг потребляет пятую часть всего количества кислорода и глюкозы, и при этом его вес составляет не 20% всей массы тела, а около 2%, то есть потребление мозгом питательных веществ и кислорода в 10 раз выше среднего арифметического значения.

В отличие, например, от клеток печени, мозг работает только «на кислороде», и аэробный гликолиз — это единственный возможный вариант существования всех без исключения нейронов. В том случае, если в течение 10-12 секунд питание нейронов прекращается, то человек теряет сознание, а после остановки кровообращения, находясь в состоянии клинической смерти, шансы на полное восстановление функции мозга существуют только на протяжении 5 -6 минут.

Это время увеличивается при сильном охлаждении организма, но при нормальной температуре тела окончательная гибель мозга происходит через 8-10 минут, поэтому только интенсивная деятельность ГЭБ позволяет нам быть «в форме».

Известно, что многие неврологические заболевания развиваются только вследствие того, что нарушена проницаемость гематоэнцефалического барьера, в сторону его повышения.

Мы не будем подробно вдаваться в гистологию и биохимию структур, составляющих барьер. Отметим только лишь, что строение гематоэнцефалического барьера включает в себя особую структуру капилляров. Известны следующие особенности, приводящие к появлению барьера:

  • плотные контакты между эндотелиальными клетками, выстилающими капилляры изнутри.

В других органах и тканях эндотелий капилляров выполнен «небрежно», и между клетками есть большие промежутки, через которые происходит свободный обмен тканевой жидкостью с периваскулярным пространством. Там, где капилляры формируют гематоэнцефалический барьер, клетки эндотелия расположены очень плотно, и герметичность не нарушается;

  • энергетические станции – митохондрии в капиллярах превышает физиологическую потребность в таковых в других местах, поскольку гематоэнцефалический барьер требует больших затрат энергии;
  • высота клеток эндотелия существенно ниже, чем в сосудах другой локализации, а количество транспортных ферментов в цитоплазме клетки значительно выше. Это позволяет отвести большую роль трансмембранному цитоплазматическому транспорту;
  • эндотелий сосудов в своей глубине содержит плотную, скелетообразующую базальную мембрану, к которой снаружи прилегают отростки астроцитов;

Кроме особенностей эндотелия, снаружи от капилляров существуют особые вспомогательные клетки – перициты. Что такое перицит? Это клетка, которая может снаружи регулировать просвет капилляра, а при необходимости может обладать функциями макрофага, к захвату и уничтожению вредных клеток.

Поэтому, еще не дойдя до нейронов, мы можем отметить две линии защиты гематоэнцефалического барьера: первая – это плотные соединения эндотелиоцитов и активный транспорт, а вторая – это макрофагальная активность перицитов.

Далее гематоэнцефалический барьер включает в себя большое количество астроцитов, которые и составляют наибольшую массу этой гистогематической преграды. Это небольшие клетки, которые окружают нейроны, и, по определению их роли, умеют «почти всё».

Они постоянно обмениваются веществами с эндотелием, контролируют сохранность плотных контактов, активность перицитов и просвет капилляров. Кроме того, головному мозгу нужен холестерин, но он не может проникнуть из крови ни в ликвор, ни пройти сквозь гематоэнцефалический барьер. Поэтому астроциты берут на себя его синтез, помимо основных функций.

Кстати, одним из факторов патогенеза рассеянного склероза является нарушение миелинизации дендритов и аксонов. А для образования миелина нужен холестерин. Поэтому роль дисфункции ГЭБ в развитии демиелинизирующих заболеваний является установленной, и в последнее время изучается.

Масса головного мозга человека составляет приблизительно 2 % от массы его тела. При этом потребление кислорода центральной нервной системой составляет 20 % от общего потребления кислорода организмом. Также, в противоположность другим органам, мозг обладает наименьшими запасами питательных веществ. Нервные клетки не могут обеспечить свои энергетические потребности путём одного лишь анаэробного гликолиза.

Нормальное функционирование мозга возможно также лишь в условиях электролитного и биохимического гомеостаза. Колебания pH, концентрации калия в крови и других показателей не должны влиять на состояние нервной ткани. Циркулирующие в кровеносном русле нейромедиаторы не должны проникать в нервную ткань, где они могли бы изменить активность нейронов[23].

Сравнительная схема строения периферического и церебрального капилляров

Строение ГЭБ — от ткани мозга к плотному контакту

Схематическое строение сосудистой стенки артерии,

артериолы

и капилляра мозга

Взаимосвязь между «Протекающим кишечником» и «Протекающим головным мозгом»

Состояние, которое эксперты функциональной медицины сегодня называют «Протекающим мозгом», звучит подозрительно похоже на название другого недуга, широко распространённого в современном мире – «Синдром протекающего кишечника». «Синдром повышенной проницаемости головного мозга» связывают с развитием тревожности и депрессии, спутанности сознания, а также более серьёзных состояний, таких как аутизм и рассеянный склероз. Как выясняется, два этих синдрома связывает не только похожее название.

Есть веская причина называть кишечник «вторым головным мозгом». У них много сходных черт, в том числе – барьер частичной проницаемости, который отделяет эти две системы от системы кровообращения. Кроме того, и в кишечнике, и в головном мозге содержатся такие белковые вещества, как окклудин и зонулин, по уровню которых можно судить о целостности слизистой оболочки как кишечника, так и гематоэнцефалического барьера.

Конечно, Синдром протекающего кишечника давно связывали с развитием множества патологических состояний, таких как аутоиммунные заболевания и аллергия. Кроме того, в 2012 году в ходе исследования, проводимого в Университете Томаса Джефферсона в Филадельфии, была установлена взаимосвязь между Синдромом дырявой кишки и раком.

По словам Скотта Уолдмана, Доктора наук, врача, Директора Программы по исследованию рака желудочно-кишечного тракта в онкоцентре Kimmel при Университете Джефферсона, когда действие Гуанилатциклазы-С было подавлено в лабораторных мышах, это привело не только к нарушению целостности кишечного барьера.

В 2011 году китайские исследователи обнаружили, что Гуанилатциклаза-С располагается также и в головном мозге. Учёные из Пекинского объединённого медицинского колледжа нашли эту молекулу в дофаминовых нейронах в средней части мозга. Когда GC-C удалили из организма лабораторных мышей, у них начали проявляться симптомы гиперактивности и СДВГ. Когда же это вещество ввели обратно – мыши вернулись в нормальное состояние.

Гематоликворный барьер

Кроме гематоэнцефалического барьера существует также гематоликворный, который ограничивает центральную нервную систему от кровеносного русла. Он образован эпителиальными клетками с плотными контактами выстилающими сосудистое сплетениежелудочков мозга[95][96]. Гематоликворный барьер также имеет свою роль в поддержании гомеостаза мозга.

Через него из крови в омывающую мозг спинномозговую жидкость поступают витамины, нуклеотиды и глюкоза. Общий вклад гематоликворного барьера в процессы обмена между мозгом и кровью невелик. Суммарная площадь гематоликворного барьера сосудистых сплетений желудочков мозга приблизительно в 5000 раз меньше в сравнении с площадью гематоэнцефалического.

Кроме гематоэнцефалического и гематоликворного барьеров в организме человека существуют гематоплацентарный, гематотестикулярный, гематоклубочковый, гематоретинальный, гематотимальный и гематолёгочный барьеры.

Кроме гемато-энцефалического барьера существует также гемато-ликворный, который ограничивает центральную нервную систему от кровеносного русла. Он образован эпителиальными клетками с плотными контактами выстилающими сосудистое сплетениежелудочков мозга[116][117]. Гемато-ликворный барьер также имеет свою роль в поддержании гомеостаза мозга.

Через него из крови в омывающую мозг спинномозговую жидкость поступают витамины, нуклеотиды и глюкоза. Общий вклад гемато-ликворного барьера в процессы обмена между мозгом и кровью невелик. Суммарная поверхность гемато-ликворного барьера сосудистых сплетений желудочков мозга приблизительно в 5000 раз меньше в сравнении с площадью гемато-энцефалического.

Кроме гематоэнцефалического и гематоликворного барьеров в организме человека существуют гематоплацента́рный, гемато-тестикуля́рный, гемато-клубо́чковый, гемато-ретина́льный, гемато-ти́мусный и гемато-лёгочный барьеры.

4 способа снизить воспаление, укрепить здоровье головного мозга и предотвратить возникновение рака

Существуют десятки способов снизить воспаление, восстановить взаимосвязь между кишечником и головным мозгом, а также предотвратить рак. Ниже – 4 простых правила, которым вы можете начать следовать уже сегодня:

  • Ограничьте электромагнитное воздействие вашего мобильного телефона. Исследования неоднократно показывали, насколько разрушительным для головного мозга и организма в целом может быть чрезмерное воздействие электромагнитных волн, излучаемых мобильными телефонами. Всякий раз, как вы прикладываете сотовый телефон к своему уху, происходит следующее: сенсор, располагающийся на внешней мембране каждой клетки срабатывает от поступающей радиоволны. Пытаясь защититься, клетки запускают каскад биохимических реакций. Затем вырабатываются белки стрессов, которые «цементируют» клеточную мембрану, в результате чего отходы жизнедеятельности и токсины не могут покинуть клетку. Это приводит к тому, что свободные радикалы встраиваются внутрь клеток. Вы можете догадаться, что мы имеем в итоге. Воспалительная реакция, повышенный уровень молекул микроРНК-155 и нарушение целостности гематоэнцефалического барьера, что позволяет токсинам поступать в головной мозг. Такие процессы могут, в конечном счёте, привести к возникновению опухолей головного мозга и развитию других болезней. Кстати говоря, в результате последнего исследования выяснилось, что даже полчаса незащищённого использования мобильного телефона на небольшом расстоянии от головы может повысить риск возникновения опухолей мозга на 40%!

Разрушение клеток происходит быстро: всякий раз, когда вы подвергаетесь воздействию электромагнитного излучения, ваш гематоэнцефалический барьер начинает разрушаться. Однако, не всё так печально. Хорошая новость заключается в том, что весь этот процесс быстро оборачивается вспять – стоит лишь устранить источник электромагнитного излучения. Мобильные телефоны стали неотъемлемой частью нашей жизни, и в ближайшее время полностью отказаться от их использования не удастся.

Между тем, вы можете кое-что предпринять, чтобы защитить себя. Возьмите за привычку говорить по громкой связи. Кроме того, рассмотрите возможность использования устройств с научно подтверждённой эффективностью для защиты от электромагнитного излучения, как в отношении вашего мобильного телефона, так и других электроприборов, особенно компьютеров и роутеров, которые передают сигнал WiFi.

  • Снизьте потребление продуктов из пшеницы. Даже если вы не страдаете целиакией или непереносимостью глютена, старайтесь ограничивать потребление коммерчески производимого хлеба, макарон и кондитерских изделий. Исследования показали, что продукты из пшеницы содержат вещество под названием «агглютинин зародыша пшеницы», для которого характерны иммуно- и нейротоксичность. В организме людей с дисбалансом кишечной микрофлоры, чрезмерным разрастанием Кандиды либо непереносимостью глютена и/или молока, потребление глютена или казеина (белка молока) может вызвать «эффект самоинтоксикации» посредством производства алкоголеподобных газообразных веществ, в частности – ацетальдегида. Ацетальдегид может нарушать связывание белков, что может привести к мальабсорбции витаминов группы В, играющих важную роль в процессе производства нейротрансмиттеров и поддержании баланса гормонов. По словам японского эксперта в области здравоохранения, профессора Казудзо Ниши, «по меньшей мере одно из десяти психических расстройств вызвано самоинтоксикацией, исходящей из пищеварительного тракта». Если вы стремитесь предотвратить возникновение рака груди либо страдаете каким-либо заболеванием, рассмотрите возможность полностью исключить глютен и молочные продукты из своего рациона.
  • Хорошенько высыпайтесь. Мелатонин – единственный из известных антиоксидантов, способный преодолеть гематоэнцефалический барьер. Когда вы спите, его производит шишковидная железа, которая располагается за пределами ГЭБ, в непосредственной близости к нему. Исследования показали, что мелатонин стимулирует гены, подавляющие рост опухолей, а также нейтрализует воздействие агрессивных эстрогенов, в том числе токсичных «ксеноэстрогенов» (прим.: синтетические вещества, имитирующие действие природного эстрогена и разрушительно воздействующие на гормональную систему), которые могут вызвать возникновение рака молочной железы. Также мелатонин может помочь предотвратить дегенерацию головного мозга. Нехватку мелатонина связывают с развитием как болезни Альцгеймера, так и рака молочной железы. Электромагнитные волны от мобильных телефонов могут подавлять выработку мелатонина – еще один повод прибегать к безопасным методам пользования сотовыми телефонами.
  • Подумайте о применении натуральных веществ, которые поддерживают здоровье головного мозга и снижают воспаление. К ним относятся полезные жиры, куркумин и эфирные масла, такие как ладан. Головной мозг примерно на 60% состоит из жира, поэтому когда вы потребляете полезные жиры, такие как Омега-3 жирные кислоты, рыбий жир, льняное масло – вы помогаете не только своему кишечнику, но и своему мозгу, да и всему телу в целом! Кроме того, исследования показали, что такое натуральное вещество, как куркумин, содержащийся в индийской специи куркума – это одно из немногих веществ, способных пересечь гематоэнцефалический барьер. Он обладает не только доказанными противовоспалительными и противораковыми свойствами, но и потенциалом регенерировать новые стволовые клетки в головном мозге. Наконец, поскольку эфирные масла являются ароматическими веществами, состоящими из крошечных частичек, они способны преодолевать ГЭБ и исцелять головной мозг. Исследования ладана и мирра показали, что оба этих эфирных масла эффективно вызывают апоптоз опухолей головного мозга и других видов рака. Эфирное масло мяты перечной оказывает мгновенный эффект на умственную активность и повышает способность к решению проблем. Масло шалфея мускатного помогает поддерживать баланс гормонов и быстро дарит чувство успокоения.

Транспорт веществ через ГЭБ

Схема транспорта различных веществ черех гематоэнцефалический барьер

Простая диффузия через клеточную мембрану

Гематоэнцефалический барьер не только задерживает и не пропускает целый ряд веществ из крови в вещество мозга, но и выполняет противоположную функцию — транспортируют необходимые для метаболизма ткани мозга вещества. Гидрофобные вещества и пептиды проникают в мозг либо с помощью специальных транспортных систем, либо каналы клеточной мембраны. Для большинства других веществ возможна пассивная диффузия[11][15].

Схема транспорта различных веществ через гемато-энцефалический барьер

Простая диффузия через клеточную мембрану

Гемато-энцефалический барьер не только задерживает и не пропускает целый ряд веществ из крови в вещество мозга, но и выполняет противоположную функцию — транспортирует необходимые для метаболизма ткани мозга вещества. Гидрофобные вещества и пептиды проникают в мозг либо с помощью специальных транспортных систем, либо через каналы клеточной мембраны. Для большинства других веществ возможна пассивная диффузия[6][36].

Воспаление оказывает влияние на всё

Новые научные доказательства взаимосвязи между ГЭБ, кишечником и воспалением рассказывают нам о том, что было известно древним системам исцеления на протяжении многих веков. Мельчайшие изменения в содержании веществ, коммуникации и взаимодействии между всеми системами организма отражаются на вашем здоровье. То, что влияет на одну систему – влияет на них всех.

Наука начинает открывать конкретные молекулярные пути, через которые это происходит, и становится очевидно, что в основе любого заболевания лежит одна и та же проблема: воспаление. Защитите здоровье своего головного мозга и кишечника, внеся эти простые изменения в свой образ жизни и диету – это позволит вам снизить воспаление и восстановить здоровье!

Подведём итоги

  • Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) защищает нашу сложную сеть нейронов от внешних патогенных факторов, изменений в обмене веществ, и молекулярных веществ, которые могут быть безвредными для других органов, но токсичными для мозга.
  • Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) защищает нашу сложную сеть нейронов от внешних патогенных факторов, изменений в обмене веществ, и молекулярных веществ, которые могут быть безвредными для других органов, но токсичными для мозга.
  • В нормальных условиях доступ к мозгу получают лишь те вещества, которые отвечают определённым «критериям».
  • Когда ГЭБ воспаляется – его целостность нарушается, и он начинает пропускать через свою поверхность более крупные частички, в том числе патогенные микроорганизмы и «ксенобиотические вещества» (т.е. токсины из окружающей среды).
  • «Синдром повышенной проницаемости головного мозга» связывают с развитием тревожности и депрессии, спутанности сознания, а также более серьёзных состояний, таких как аутизм и рассеянный склероз.
  • Существуют десятки способов снизить воспаление, восстановить взаимосвязь между кишечником и головным мозгом, а также предотвратить рак. Ниже – 4 простых правила, которым вы можете начать следовать уже сегодня:
    • Ограничьте электромагнитное воздействие вашего мобильного телефона
    • Снизьте потребление продуктов из пшеницы
    • Хорошенько высыпайтесь
    • Подумайте о применении натуральных веществ, которые поддерживают здоровье головного мозга и снижают воспаление. К ним относятся полезные жиры, куркумин и эфирные масла, такие как ладан.

Автор перевода: Людмила Шевченко специально для проекта МедАльтернатива.инфо

  • Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) защищает нашу сложную сеть нейронов от внешних патогенных факторов, изменений в обмене веществ, и молекулярных веществ, которые могут быть безвредными для других органов, но токсичными для мозга.
  • Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) защищает нашу сложную сеть нейронов от внешних патогенных факторов, изменений в обмене веществ, и молекулярных веществ, которые могут быть безвредными для других органов, но токсичными для мозга.
  • В нормальных условиях доступ к мозгу получают лишь те вещества, которые отвечают определённым «критериям».
  • Когда ГЭБ воспаляется – его целостность нарушается, и он начинает пропускать через свою поверхность более крупные частички, в том числе патогенные микроорганизмы и «ксенобиотические вещества» (т.е. токсины из окружающей среды).
  • «Синдром повышенной проницаемости головного мозга» связывают с развитием тревожности и депрессии, спутанности сознания, а также более серьёзных состояний, таких как аутизм и рассеянный склероз.
  • Существуют десятки способов снизить воспаление, восстановить взаимосвязь между кишечником и головным мозгом, а также предотвратить рак. Ниже – 4 простых правила, которым вы можете начать следовать уже сегодня:
  • Ограничьте электромагнитное воздействие вашего мобильного телефона
  • Снизьте потребление продуктов из пшеницы
  • Хорошенько высыпайтесь
  • Подумайте о применении натуральных веществ, которые поддерживают здоровье головного мозга и снижают воспаление. К ним относятся полезные жиры, куркумин и эфирные масла, такие как ладан.

Механизм действия

Гематоэнцефалический барьер непроницаем для множества соединений, как чужеродных, так и вырабатываемых самим организмом.

Гематоэнцефалический барьер препятствует проникновению в центральную нервную систему переносимых кровью токсических веществ, нейромедиаторов, гормонов, антибиотиков (что затрудняет лечение инфекционных поражений мозга и его оболочек), поддерживает электролитный баланс мозга, обеспечивает избирательный транспорт ряда веществ (глюкозы, аминокислот) из крови в мозг.

Для преодоления гематоэнцефалического барьера молекулы должны быть либо малы (как молекулы кислорода), либо обладать способностью растворяться в липидных компонентах мембран глиальных клеток (как этанол). Кроме того, некоторые вещества могут переноситься через гематоэнцефалический барьер путём активного транспорта.

Гематоэнцефалический барьер

Термин «гематоэнцефалический барьер» (от гр. haima -кровь, encephalon — мозг) был предложен Л.С.Штерн и Р.Готье в 1921 г. Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) принадлежит к числу внутренних, или гистогематических, барьеров (гематоофтальмического, легочного, перикардиального, перитонеального и дру­гих), которые отгораживают непосредственную питательную среду отдельных органов от универсальной внутренней среды крови. Было показано, что если ввести витальную краску — трипановый синий в кровеносное русло, то при интенсивном окра­шивании всех органов не окрашенной остается только централь­ная нервная система. Краска была обнаружена только в эпители­альных клетках сосудистых сплетений. Вещества оказываются эффективными лишь при введении их непосредственно в цереб­роспинальную жидкость.

Гематоэнцефалический барьер — это комплексный физиоло­гический механизм, находящийся в центральной нервной систе­ме на границе между кровью и нервной тканью и регулирующий поступление из крови в цереброспинальную жидкость и нервную ткань циркулирующих в крови веществ.

Особенности морфологического строения гематоэнцефалического барьера

Капилляры мозга отличаются тем, что эндотелиальные клетки не обладают ни порами, ни фенестрами. Соседние клетки черепицеобразно накладываются одна на другую. В области стыков клеток находятся замыкательные пластинки. Базальная мембрана имеет трехслойное строение и содержит мало перицитов. Главное отличие этой структуры — наличие глиальных элементов, расположенных между кровеносным сосудом и нейроном. Отростки астроцитов формируют своеобразный футляр вокруг капил­ляра, это исключает проникновение веществ в мозговую ткань, минуя глиальные элементы. Имеются перинейрональные глиоциты, находящиеся в тесном контакте с нейронами. В состав ГЭБ входит внеклеточное пространство, заполненное аморфным веществом углеводно-белковой природы (мукополисахариды и мукопротеины).

Функции гематоэнцефалического барьера

Гематоэнцефалический барьер выполняет ряд функций.

Защитная заключается в задержке доступа из крови в нерв­ную ткань различных веществ, могущих оказать повреждающее действие на мозг.

Регуляторная функция заключается в поддержании состава и постоянства цереброспинальной жидкости. Даже при изменении состава крови константы цереброспинальной жидкости не изме­няются.

ГЭБ работает как селективный фильтр, пропускающий в це­реброспинальную жидкость одни вещества и не пропускающий другие, которые могут циркулировать в крови, но чужды мозго­вой ткани. Так, не проходят через ГЭБ адреналин, норадреналин, ацетилхолин, дофамин, серотонин, гамма-аминомасляная кисло­та (ГАМК), пенициллин, стрептомицин. Билирубин всегда нахо­дится в крови, но никогда, даже при желтухе, он не проходит в мозг, оставляя неокрашенной лишь нервную ткань. Поэтому трудно получить эффективную концентрацию какого-либо ле­карственного препарата, чтобы оно достигло паренхимы мозга. Проходят через ГЭБ морфий, атропин, бром, стрихнин, кофеин, эфир, уретан, алкоголь и гамма-оксимасляная кислота (ГОМК). При лечении, например, туберкулезного менингита стрептоми­цин вводят непосредственно в цереброспинальную жидкость, ми­нуя барьер с помощью люмбальной пункции.

Необходимо учесть необычность действия многих веществ, введенных непосредственно в цереброспинальную жидкость. Трипановыи синий при введении в цереброспинальную жидкость вызывает судороги и смерть, аналогичное действие оказывает желчь. Ацетилхолин, введенный непосредственно в мозг, дейст­вует как адреномиметик, а адреналин, наоборот, — как холиномиметик: артериальное давление понижается, возникает брадикардия, температура тела вначале снижается, а потом повышается. Он вызывает наркотический сон, заторможенность и аналгезию. Ионы К+ выступают в качестве симпатомиметика, а Са2+ — пара-симпатомиметика. Лобелии — рефлекторный стимулятор дыха­ния, проникая через ГЭБ, вызывает ряд побочных реакций (голо­вокружение, рвоту, судороги). Инсулин при внутримышечных инъекциях снижает содержание сахара крови, а при непосредст­венном введении в цереброспинальную жидкость — повышает.

Защитная функция ГЭБ менее развита к моменту рождения и в раннем возрасте, формируясь в постнатальном периоде. Поэто­му у ребенка при различных заболеваниях часто появляются су­дороги и значительно повышается температура тела, что указывает на легкое проникновение в цереброспинальную жидкость ток­сических веществ, у взрослого человека такие явления не наблю­даются.

Гематоэнцефалический барьер что это такое


Гематоэнцефалический барьер и лекарства

Нормальная деятельность головного мозга возможна лишь в условиях биохимического и электролитного гомеостаза (равновесия). Поэтому жизненно необходимо, чтобы мозг был надежно защищен от попадания веществ, способных изменить работу центральной нервной системы. Для этого и существует гематоэнцефалический барьер, или сокращенно ГЭБ.

Для чего нам нужен ГЭБ

ГЭБ — это полупроницаемая мембрана, которая отделяет мозг от кровеносного русла. Этот барьер состоит из эндотелиальных клеток, астроцитов и перицитов. Мембрана имеет особо «плотное» расположение капилляров, что и является основой барьера, предохраняющего мозг от проникновения большинства веществ, циркулирующих в крови.

ГЭБ сохраняет специфическую внеклеточную среду вокруг нейронов, поддерживая концентрацию аминокислот, аскорбиновой и фолиевой кислот даже при снижении их концентрации в сыворотке крови.

Читайте также: Инновации в нейронауках

Кроме того, абсолютно необходимо, чтобы никакие патогенные микробы не могли попасть в головной мозг. Иначе наступает катастрофа. Типичный пример: микроб менингита, так называемый менингококк, вполне мирно может проживать в носоглотке, но при ослаблении защитных сил (и нарушении проницаемости ГЭБ) менингококк попадает в центральную нервную систему, поражая оболочки головного мозга и вызывая потенциально смертельную болезнь — гнойный менингит.

Повышение проницаемости ГЭБ также характерно и для других заболеваний нервной системы. Например, при рассеянном склерозе активированные Т-лимфоциты легко преодолевают ГЭБ и вызывают поражение мозга.

Как ГЭБ работает на практике

Проницаемость гематоэнцефалического барьера напрямую зависит от величины молекул. Маленькие молекулы кислорода, углекислого газа проходят вообще без проблем. Но чем крупнее молекула вещества, тем труднее ей пробраться. Впрочем, существуют способы облегчить эту задачу. Например, давно замечено, что жирорастворимые вещества диффундируют через барьер на ура. Это свойство используется при создании некоторых лекарств, например снотворных барбитуратов.

Интересна ситуация с таким важным веществом, как глюкоза. Пониженный ее уровень — гипогликемия мозга — проявляет себя в виде головной боли, нарушений внимания, спутанности сознания и эпилептических приступов. При этом концентрация сахара в крови может оставаться нормальной (!). Тут «заупрямился» ГЭБ и возникли нарушения в системе переноса глюкозы.

Кстати, все больше и больше свидетельств, что классическая эпилепсия, происхождение которой в известной мере остается загадкой для врачей, является «болезнью ГЭБ», когда нарушен транспорт глюкозы в тканях мозга.

ГЭБ и фармакология

Давайте сразу уясним, что большинству лекарств незачем преодолевать этот барьер. К примеру, средство от расстройства желудка должно держаться подальше от мозга и заниматься своим прямым делом в пищеварительном тракте. Но если возникло серьезное поражение центральной нервной системы, «тогда мы идем к вам!».

Антибиотикам желательно добраться до мозга при инфекционных поражениях, противоконвульсивным препаратам — для лечения судорог и, уж конечно, нейролептикам — для купирования острых психозов. Эффективность вышеперечисленных препаратов напрямую зависит от проницаемости ГЭБ.

А вот при болезни Паркинсона, для которой характерен недостаток допамина в мозге, не удастся восполнить этот дефицит ни таблетками, ни уколами, потому что допамин через ГЭБ, к сожалению, не проходит. Хотя, например, предшественник допамина — Л-допа — способен преодолеть ГЭБ. Но все-таки это не совсем то, что нужно.

Кстати, похожая ситуация при депрессиях, в патогенезе которых большую роль играет глютамат. Глютамат также не проникает через через ГЭБ. Поэтому глотать его бессмысленно.

Когда ГЭБ может рухнуть?

Существует ряд ситуаций, при которых страдает ГЭБ и мозг остается незащищенным. Это может случиться при высоком артериальном давлении, поэтому стоит держать его под контролем. Внутривенное введение гиперосмолярных растворов также несет в себе угрозу нарушения барьера. Длительное воздействие микроволнового излучения и радиации доказанно считается причинами нарушений ГЭБ. Инфекции центральной нервной системы типично дают сбои в работе барьера. Также нарушения возможны при травмах мозга, его ишемии, воспалении и инсультах.

А если ГЭБ не пускает, но нам очень нужно?

Существует ряд заболеваний головного мозга, когда жизненно важно пропихнуть лекарство в определенный участок мозга. Чаще всего это онкология. Для этого используется метод «локального открытия ГЭБ». Лучше всего работают маннитол и его аналоги, которые вводятся в артерию мозга под контролем компьютерного томографа.

Маннитол открывает ГЭБ примерно на час, и за это время опухоль подвергается воздействию химиотерапии. С уходом маннитола дверь в мозг закрывается. И правильно — нельзя оставлять мозг без защиты.

Подобным эффектом открытия ГЭБ обладают Лейкотриен С4 и брадикинин. В определенной дозе ГЭБ открывает и гистамин. Кстати, «закрыть дверь» за гистамином можно его антиподом — цимедином. Имейте в виду, что все эти препараты вводятся прицельно в надлежащий кровеносный сосуд. Если принимать их в виде таблеток или инъекций, результата не будет.

Информация для простого пациента

Не ведитесь на рекламу деятелей «народной медицины», утверждающих, что нашли средства, улучшающие состояние психики. Далеко не всякая таблетка, вами проглоченная, вообще доберется до головы. На страже вашего мозга стоит ГЭБ, и чаще всего это только на пользу.

Сергей Боголепов

Фото istockphoto.com

apteka.ru

ГЭБ или гематоэнцефалический барьер: его строение и значение

Ни для кого не является секретом, что организм должен поддерживать постоянство своей внутренней среды, или гомеостаз, затрачивая для этого энергию, иначе он не будет отличаться от неживой природы. Так, кожа защищает наш организм от внешнего мира на органном уровне.

Но оказывается, значение имеют и другие барьеры, которые образуются между кровью и некоторыми тканями. Они называются гистогематическими. Эти барьеры необходимы по различным причинам. Иногда нужно механически ограничить проникновение крови к тканям. Примерами таких барьеров служат:

  • гематоартикулярный барьер – между кровью и суставными поверхностями;
  • гематоофтальмический барьер – между кровью и светопроводящими средами глазного яблока.

Все знают, на своем опыте, что, разделывая мясо видно, что поверхность суставов всегда лишена контакта с кровью. В том случае, если кровь изливается в полость сустава (гемартроз), то она способствует его зарастанию, или анкилозу. Понятно, почему нужен гематоофтальмический барьер: внутри глаза есть прозрачные среды, например, стекловидное тело. Его задача – как можно меньше поглощать проходящий свет. В том случае, если не будет этого барьера, то кровь будет проникать в стекловидное тело, и мы будем лишены возможности видеть.

Что такое ГЭБ?

Один из самых интересных и загадочных гистогематических барьеров – это гематоэнцефалический барьер, или преграда между капиллярной кровью и нейронами центральной нервной системы. Говоря современным, информационным языком, между капиллярами и веществом головного мозга существует полностью «защищенное соединение».

Смысл гематоэнцефалического барьера (аббревиатура – ГЭБ), состоит в том, что нейроны не вступают в непосредственный контакт с капиллярной сетью, а взаимодействуют с питающими капиллярами через «посредников». Этими посредниками являются астроциты, или клетки нейроглии.

Нейроглия – это вспомогательная ткань центральной нервной системы, которая выполняет множество функций, например опорную, поддерживая нейроны, и трофическую, питая их. В данном случае, астроциты непосредственно забирают из капилляра все, что нужно нейронам, и передают им. Одновременно они контролируют, чтобы в головной мозг не попали вредные и чужеродные вещества.

Таким образом, через гематоэнцефалический барьер не проходят не только различные токси

Гематоэнцефалический барьер его строение и значение: гэб

ГЕМАТО-ЭНЦЕФАЛИЧЕСКИЙ БАРЬЕР (греч, haima, haimat[os] кровь + лат. encephalon, от греч, enkephalos головной мозг) — физиологический механизм, избирательно регулирующий обмен веществ между кровью и центральной нервной системой. Г.-э.

ГЭБ. Его значение для структуры и функции мозга

б. осуществляет также защитную функцию, препятствуя проникновению в цереброспинальную жидкость и мозг (головной и спинной) некоторых чужеродных веществ, попадающих в кровь, и промежуточных продуктов обмена веществ, образующихся в организме при некоторых патол, состояниях. Поэтому условно различают тесно связанные между собой защитную и регулирующую функции Г.-э. б., обеспечивающие относительную неизменность состава, физ.-хим. и биол, свойств цереброспинальной жидкости и адекватность микросреды отдельных нервных элементов.

На существование механизма, ограничивающего переход некоторых хим. соединений, в основном красителей, из крови в мозг, указывали П. Эрл их (1885), М. Левандовский, (1900), Гольдманн (E. Goldmann, 1913) и др. Термин «гемато-энцефалический барьер» предложен Л. С. Штерн и Готье (R. Gauthier) в 1921 г. Штерн, основываясь на анализе большого экспериментального материала, впервые сформулировала физиол, основы учения о Г.-э. б. и определила значение Г.-э. б. для деятельности ц. н. с.

Морфол, субстратом Г.-э. б. являются анатомические элементы, расположенные между кровью и нейронами: эндотелий капилляров, базальная мембрана клетки, глия, сосудистые сплетения, оболочки мозга. Большое значение в структурах Г.-э. б. имеет так наз. основное вещество, в состав к-рого входят комплексы белка и полисахаридов — мукополисахариды. Многие авторы особую роль в осуществлении функции Г.-э. б. приписывают клеткам нейроглии. Конечные периваскулярные (присосковые) ножки астроцитов, прилегающие к наружной поверхности капилляров, могут избирательно экстрагировать из кровотока вещества, необходимые для питания нейронов, и возвращать в кровь продукты их обмена [Брайерли (J. В. Brierley), 1957]. При этом во всех структурах Г.-э. б. могут происходить ферментативные реакции, способствующие перестройке, окислению, нейтрализации и разрушению поступающих из крови веществ (А. Лабори, 1964).

Оценка регулирующей функции производится путем определения коэффициента проницаемости (точнее, коэффициента распределения), т. е. отношения концентрации того или иного вещества в цереброспинальной жидкости к его концентрации в сыворотке крови. Для большинства изучаемых элементов крови коэффициент проницаемости меньше единицы и лишь для ионов магния и хлора он больше единицы. Величина коэффициента зависит от состава крови и цереброспинальной жидкости.

Применение радиоизотопной индикации (см. Радиоизотопная диагностика) привело к нек-рому пересмотру представления о Г.-э. б. Установлено, что проницаемость Г.-э. б. неодинакова в различных отделах мозга и в свою очередь может по-разному изменяться. Получила широкое распространение теория множественности барьерных образований (система мозговых барьеров), функционирующих в зависимости от химизма и меняющихся потребностей тех или иных нервных структур. Установлено, что в мозге имеются «безбарьерные» зоны (area postrema, нейрогипофиз, ножка гипофиза, эпифиз, серый бугор), куда введенные в кровь вещества поступают почти беспрепятственно. В некоторых отделах мозга (напр., в гипоталамусе) проницаемость Г.-э. б. по отношению к биогенным аминам, электролитам, нек-рым чужеродным веществам выше, чем в других отделах мозга, что обеспечивает своевременное поступление гуморальной информации в высшие вегетативные центры; возникновение некоторых патол, процессов (нарушение механизмов регуляции функций, вегетативные расстройства, диэнцефальные синдромы и др.) может быть связано с повышением или снижением проницаемости Г.-э. б.

Защитная и регулирующая функции Г.-э. б. изучаются у человека и животных в онто- и филогенезе, а также при различных состояниях организма — во время менструации и беременности, при изменениях температуры тела и окружающей среды, в условиях нарушенного питания, голодания и авитаминоза, при утомлении, бессоннице, эндокринных и вегетативных дисфункциях, асфиксии, нервных расстройствах и расстройствах внутренних органов, инфекциях, наркозе, черепно-мозговой травме, шоке, введении различных фармакол, препаратов, воздействии ионизирующего излучения и т. д. Так, в частности, установлено, что в процессе филогенеза нервные клетки становятся более чувствительными к изменениям состава и свойств окружающей их среды. Это ведет к совершенствованию барьерных механизмов ц. н. с. Так, напр., некоторые вещества легко проникают из крови в мозг у низкоорганизованных, но задерживаются Г.-э. б. у более высокоорганизованных организмов. Кроме того, Г.-э. б. отличается высокой проницаемостью у эмбрионов и новорожденных по сравнению с взрослым организмом. Существует предположение, что высокая лабильность нервной системы у детей в известной степени зависит от повышенной проницаемости их Г.-э.

б.

Большое теоретическое и практическое значение имеет вопрос о селективности (избирательной проницаемости) Г.-э. б. по отношению к веществам, нередко близким друг к другу по хим. строению и биол, свойствам. Так, напр., L-дофа в ц. н. с. проникает легко, а D-дофа и дофамин задерживаются. Селективность Г.-э. б. при переходе веществ из крови в спинномозговую жидкость и ц. н. с. значительно более выражена, чем при переходе из спинномозговой жидкости в кровь. Г.-э. б. в данном случае подобен селективному фильтру в направлении кровь — ц. н. с. или предохранительному клапану в обратном направлении (Л. С. Штерн и Готье, 1918).

Согласно современным представлениям, Г.-э. б. является саморегулирующейся системой, состояние к-рой зависит от потребностей нервных клеток и уровня метаболических процессов не только в самом мозге, но и в других органах и тканях организма. Проницаемость Г.-э. б. регулируется нервными и гуморальными механизмами. Вместе с тем еще нет теории, полностью объясняющей закономерность перехода различных веществ из крови в цереброспинальную жидкость и ткани мозга.

Изучение защитной функции Г.-э. б. имеет особое значение для выявления патогенеза и в терапии заболеваний ц. н. с. Снижение проницаемости барьера способствует проникновению в ц. н. с. не только чужеродных веществ, но и продуктов нарушенного метаболизма; в то же время повышение сопротивляемости Г.-э. б. закрывает (частично или полностью) путь зазащитным телам, гормонам, метаболитам, медиаторам. Крайне ограниченная проницаемость Г.-э. б. по отношению к нек-рым химиотерапевтическим препаратам, применяемым в клин, практике (соединениям мышьяка, висмута, ртути и др.), к антибиотикам (напр., пенициллину, стрептомицину), антителам (антитоксинам, агглютининам, гемолизинам) нередко является препятствием при лечении заболеваний ц. н. с. Предложены различные методы повышения проницаемости Г.-э. б. (перегревание или переохлаждение организма, воздействие рентгеновскими лучами, прививка малярии и т. д.), однако они не всегда эффективны. В этих случаях возможно введение фармакол. препаратов, леч. сывороток, биологически активных веществ непосредственно в цереброспинальную жидкость (поясничным или подзатылочным уколом по Штерн).

Для изучения функции Г.-э. б. применяются обычно вещества, проникающие в цереброспинальную жидкость и мозг в незначительных количествах. С этой целью в экспериментах на животных чаще всего в кровь вводят кислые (в первую очередь трипановый синий) или основные красители, соли йодистоводородной, пикриновой или салициловой к-т и определяют их содержание (количественная или качественная проба) в цереброспинальной жидкости и ткани мозга. Широкое применение нашли методы авторадиографии (см.), гистол., химии, электронной микроскопии. ; В клин, практике предложены бромный, йодный, салициловый, нитратный, ураниновый, гемолизиновый, глюкозный и другие методы исследования Г.-э. б. По Вальтеру (F. Walter, 1929), вещества, применяемые с этой целью, должны удовлетворять следующим требованиям: распределяться в крови и цереброспинальной жидкости до того, как наступает их выделение, не расщепляться в организме и не связываться с белками; они не должны изменять состояние Г.-э. б. и приносить вред организму. Необходимо выбирать индикатор, поддающийся точному количественному определению.

С известными предосторожностями для исследования состояния Г.-э. б. радиоизотопный метод может быть использован и у человека.

См. также Барьерные функции, Цереброспинальная жидкость.

Библиография: Кассиль Г. Н. Гемато-энцефалический барьер, М., 1963; Штерн Л. С. Непосредственная питательная среда органов и тканей, Физиологические механизмы, определяющие ее состав и свойства, М., 1960; В a k а у L. The blood-brain barrier, with special regard to the use of radioactive isotopes, Springfield, 1956; Brain-barrier systems ed. by A. Lajtha, Amsterdam, 1968; Dob-b i n g J. The blood-brain barrier, Physiol. Rev., v. 41, p. 130, 1961; Handbook of physiology, sec. 1 — Neurophysiology, ed. by J. Field a. o., v. 3, Washington, 1960.

Г. H. Кассиль.

Гематоэнцефалический барьер Википедия

Взаимоотношение клеток ткани мозга и капилляра:
1. Эпендима
2. Нейрон
3. Аксон
4. Олигодендроцит
5. Астроцит
6. Миелин
7. Микроглия
8. Капилляр 3D-модель гематоэнцефалического барьера

Гема́тоэнцефали́ческий барье́р (гемато-энцефалический барьер, ГЭБ)[1] (от др.-греч. αἷμα, род. п. αἵματος — «кровь» и др.-греч. ἐγκέφαλος — «головной мозг») — физиологический барьер между кровеносной системой и центральной нервной системой. ГЭБ имеют все позвоночные.

Главная функция ГЭБ — поддержание гомеостаза мозга. Он защищает нервную ткань от циркулирующих в крови микроорганизмов, токсинов, клеточных и гуморальных факторов иммунной системы, которые воспринимают ткань мозга как чужеродную. ГЭБ выполняет функцию высокоселективного фильтра, через который из артериального русла в мозг поступают питательные, биоактивные вещества; в направлении венозного русла с глимфатическим потоком выводятся продукты жизнедеятельности нервной ткани.

Вместе с тем, наличие ГЭБ затрудняет лечение многих заболеваний центральной нервной системы, так как он не пропускает целый ряд лекарственных препаратов.

Содержание

  • 1 Развитие концепции гематоэнцефалического барьера
  • 2 Функции
  • 3 Строение
    • 3.1 Эндотелий
    • 3.2 Плотные контакты
    • 3.3 Базальная мембрана
    • 3.4 Перициты (подоциты)
      • 3.4.1 Клеточные контакты перицит — эндотелиоцит
      • 3.4.2 Сократительная функция
      • 3.4.3 Макрофагальная активность
    • 3.5 Астроциты
    • 3.6 Области мозга без ГЭБ
    • 3.7 Мозговой кровоток
    • 3.8 Развитие
    • 3.9 Эволюция
  • 4 Гематоликворный барьер
  • 5 Транспорт веществ через ГЭБ
    • 5.1 Межклеточный транспорт
    • 5.2 Свободная диффузия
    • 5.3 Канальцевая проницаемость
    • 5.4 Облегчённая диффузия
    • 5.5 Активный транспорт
    • 5.6 Везикулярный транспорт
      • 5.6.1 Рецептор-опосредованный

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *