Bariera krew-mózg - Polski Serwis Naukowy

Struktura morfologiczna mózgu – bariera krew-mózg.
(zdjęcie wykonane mikroskopem elektronowym)

Bariera krew-mózg (BBB – ang. blood–brain barrier) – fizyczna (uwarunkowana strukturą morfologiczną) i biochemiczna (obejmująca procesy biochemiczne zachodzące w obrębie cytoplazmy komórek tworzących barierę) bariera pomiędzy naczyniami krwionośnymi a tkanką nerwową, mającą zabezpieczać układ nerwowy przed szkodliwymi czynnikami, a także umożliwić selektywny transport substancji z krwi do płynu mózgowo-rdzeniowego.

Hormon (od gr. ὁρμάω hormao - rzucam się naprzód, pędzę) – związek chemiczny, który jest wydzielany przez gruczoły lub tkanki układu hormonalnego. Funkcją hormonu jest regulacja czynności i modyfikacja cech strukturalnych tkanek leżących w pobliżu miejsca jego wydzielania lub oddalonych, do których dociera poprzez krew (wyjątkiem są tzw. hormony lokalne). Istnieją także takie hormony, które wywierają wpływ na funkcjonowanie wszystkich tkanek organizmu.

Układ nerwowy (łac. systema nervosum; ang. nervous system) - u organizmów wielokomórkowych jest to wyspecjalizowany zbiór komórek charakteryzujących się zdolnością do generowania specyficznych sygnałów, jakie mogą zostać przekazane innym komórkom nerwowym, bądź komórkom mięśniowym lub gruczołom i jakie mogą wywołać u odbiorcy określone zmiany. Istotnym elementem sygnału komórek nerwowych jest impuls elektrochemiczny. Niektóre komórki cechują się możliwością generowania i przenoszenia sygnałów na skutek oddziaływań mechanicznych, pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego, czy też w wyniku kontaktu z określonymi substancjami chemicznymi. Inne zaś potrafią przenosić sygnały do komórek mięśniowych, które na skutek tych sygnałów dokonują skurczu. Tym samym, zbiór komórek nerwowych, będący częścią bardziej złożonego systemu (np. jakiegoś organu, narządu, lub w ogóle organizmu jako całości), zapewnia możliwość reagowania tego systemu na zmiany zachodzące w jego otoczeniu.

Przenikalność bariery krew-mózg jest warunkowana odmienną budową śródbłonka naczyń włosowatych (bariera fizyczna). Komórki śródbłonka połączone są ze sobą poprzez tzw. strefy zamykające, które stanowią ścisłe złącza między komórkami, nie mają szczelin, porów ani okienek, dlatego też substancje obecne w osoczu mogą pokonywać barierę śródbłonka jedynie na drodze transportu transceluralnego (przezkomórkowego).

Glukagon (ATC: H 04 AA 01) - jest polipeptydowym hormonem wytwarzanym przez komórki A (α) wysp trzustkowych. Hormon ten ma znaczenie w gospodarce węglowodanowej; wykazuje działanie antagonistyczne w stosunku do insuliny, które przede wszystkim objawia się zwiększeniem stężenia glukozy we krwi. Wzmaga on procesy glukoneogenezy i glikogenolizy oraz utleniania kwasów tłuszczowych.

Dopamina (C8H11N O2; nazwa systematyczna: 4-(2-aminoetylo)benzeno-1,2-diol); ATC: C 01 CA 04) - ważny katecholaminowy neuroprzekaźnik syntezowany i uwalniany przez dopaminergiczne neurony ośrodkowego układu nerwowego.

W przypadku bariery krew-mózg transport przezkomórkowy opiera się na dwóch systemach transportu: dyfuzji i transportu czynnego z udziałem białek błonowych (nośników). Na drodze dyfuzji transportowane są głównie drobnocząsteczkowe substancje odżywcze i substancje rozpuszczalne w tłuszczach. Peptydy i białka regulacyjne np. oksytocyna, opiaty, insulina, glukagon, somatostatyna i inne korzystają z transportu komórkowego opartego na transporcie czynnym z udziałem nośników białkowych (protein transport system – PTS). Substancje transportowane na drodze transcytozy nie są przekazywane bezpośrednio do neuronów, tylko do wypustek komórek glejowych (astrocytów). Wypustki komórek glejowych pokrywają około 90% powierzchni ścian naczyń włosowatych i to właśnie te komórki stanowią drugi komponent (pierwszy to budowa śródbłonka) decydujący o fizycznej barierze – są one łącznikami pomiędzy ścianką naczynia włosowatego a neuronami. Astrocyty transportują substancje zarówno z naczynia do neuronów, jak i z neuronów do naczynia.

Osocze krwi – zasadniczy, płynny składnik krwi, w którym są zawieszone składniki morfotyczne (komórkowe). Stanowi ok. 55% objętości krwi. Uzyskuje się je przez wirowanie próbki krwi. W uproszczeniu można przyjąć że osocze krwi pozbawione fibrynogenu i czynników krzepnięcia jest surowicą krwi.

Naczynia włosowate (kapilary) – cienkościenne naczynia krwionośne (lub chłonne) oplatające tkanki i docierające do niemalże każdej komórki ciała. Są drobne, ale łącznie mają ogromną powierzchnię. Zbudowane są ze śródbłonka. Ich średnica wynosi 7-15 μm[potrzebne źródło]. Ich zadaniem jest wymiana (pod wpływem ciśnienia) gazów, składników pokarmowych, zbędnych produktów przemiany materii, hormonów i witamin między krwią a tkanką. Wadą naczyń włosowatych jest to, że w czasie wymiany składników ucieka z nich także osocze (do 5 litrów dziennie). Z tego powodu powstał układ limfatyczny (chłonny), którego jednym z zadań jest zbieranie osocza z płynu tkankowego. Pęknięcie naczynia włosowatego nie ma większego znaczenia dla organizmu, chyba że dotyczy ono ważnych narządów (mózgu i naczyń wieńcowych serca)

Bariera biochemiczna związana jest ze zdolnością metabolizowania pewnych związków w obrębie cytoplazmy komórek śródnabłonkowych i astrocytów np. adrenalina i dopamina są inaktywowane przez obecny w cytoplazmie enzym MAO (monoaminooksydaza). Inaktywacja katecholamin (adrenalina, serotonina, dopamina) ma na celu ochronę neuronów przed chwilowymi wzrostami stężenia katecholamin, pojawiających się w osoczu na skutek pobudzenia układu współczulnego np. w wyniku stresu bądź strachu.

Max Heinrich Lewandowsky (ur. 28 czerwca 1876 w Berlinie, zm. 4 kwietnia 1918 w Berlinie) – niemiecki lekarz neurolog. W jego dorobku naukowym znajdują się istotne prace dotyczące neurofizjologii oddychania, płynu mózgowo-rdzeniowego, neuroanatomii ośrodkowego układu nerwowego, funkcji układu sympatycznego i móżdżku, dyskalkulii i psychoz wojennych. Wprowadził do medycyny termin bariery krew-mózg. Aktywnie działał w berlińskim środowisku neurologów. Wspólnie z Aloisem Alzheimerem założył i wydawał "Zeitschrift für die gesamte Neurologie und Psychiatrie". Zredagował pięciotomowy podręcznik neurologii, Handbuch der Neurologie, będący wspólną pracą ponad czterdziestu europejskich neurologów. Sam wydał mniejszy podręcznik Praktische Neurologie für Ärzte. Zmarł w 1918 roku w sanatorium w Berlinie, przypuszczalnie popełnił samobójstwo.

Adrenalina (zwana także epinefryną, ATC: A 01 AD 01, B 02 BC 09, C 01 CA 24, R 01 AA 14, R 03 AA 01, S 01 EA 01) – hormon i neuroprzekaźnik katecholaminowy wytwarzany przez gruczoły dokrewne pochodzące z grzebienia nerwowego (rdzeń nadnerczy, ciałka przyzwojowe, komórki C tarczycy) i wydzielany na zakończeniach włókien współczulnego układu nerwowego.

Szczelność bariery krew-mózg jest słaba w rejonie tylnego płata przysadki mózgowej (wydziela ona do krwiobiegu hormony) oraz w okolicach splotu naczyniówkowego, znajdującego się w komorach mózgu (splot naczyniówkowy produkuje płyn mózgowo-rdzeniowy). Bariera ta nie występuje w sensie fizjologicznym również w narządzie naczyniowym blaszki krańcowej (organum vasculosum laminae terminalis).

Układ komorowy (łac. systema ventricularis) – zbiór czterech przestrzeni wewnątrz mózgowia, w których wytwarzany jest płyn mózgowo-rdzeniowy, i z których następnie wydostaje się do przestrzeni podpajęczynówkowej, gdzie krąży, otaczając cały ośrodkowy układ nerwowy. Płyn ten wytwarzany jest z osocza krwi przez splot naczyniówkowy.

Insulina – anaboliczny hormon peptydowy o działaniu ogólnoustrojowym, odgrywający zasadniczą rolę przede wszystkim w metabolizmie węglowodanów, lecz także białek i tłuszczów. Nazwa insulina z łac. insula - wyspa, pochodzi od wysepek Langerhansa trzustki, gdzie insulina jest produkowana.

Warto także pamiętać, że płyn mózgowo-rdzeniowy nie jest przesączem z krwi, ale stanowi wydzielinę splotów naczyniówkowych znajdujących się w ścianie komór i narządach okołokomorowych. Transport substancji z krwi do płynu mózgowo-rdzeniowego jest bardzo selektywny, ponieważ do śródbłonka typu okienkowatego (czyli jakby się wydawało „dziurawego jak sito” – stąd się mówi o słabej szczelności bariery), przylegają wypustki komórek glejowych (tanycyty), które odbierają z krwi określone substancje (np. hormony) i przekazują je do płynu mózgowo rdzeniowego, a także w przeciwnym kierunku.

Płyn mózgowo-rdzeniowy (łac. liquor cerebrospinalis) – przejrzysta, bezbarwna ciecz, która wypełnia przestrzeń podpajęczynówkową, układ komorowy i kanał rdzenia kręgowego.

Krew (łac. sanguis, gr. αἷμα, haima) – płyn ustrojowy, który za pośrednictwem układu krążenia pełni funkcję transportową, oraz zapewnia komunikację pomiędzy poszczególnymi układami organizmu. Krew jest płynną tkanką łączną, krążącą w naczyniach krwionośnych (układ krwionośny zamknięty) lub w jamie ciała (układ krwionośny otwarty). W szerokiej definicji obejmuje krew obwodową i tkankę krwiotwórczą, a w wąskiej tylko tę pierwszą. Jako jedyna (wraz z limfą) występuje w stanie płynnym. Dziedzina medycyny zajmująca się krwią to hematologia.

Opracowane na podstawie: Fizjologia zwierząt, praca zbiorowa pod redakcją prof. Tadeusza Krzymowskiego

Pojęcie bariery krew-mózg (Bluthirnschranke lub Blut-Hirn-Schranke) wprowadził do medycyny niemiecki neurolog Max Lewandowsky (1876-1918). Po Lewandowskym koncepcję bariery krew-mózg rozwinęli Paul Ehrlich (1908) i Goldmann (1913).

Przypisy

Chapter 18- Blood-Brain Barrier: Physiological and Functional Considerations. W: Aschner M: Handbook of Developmental Neurotoxicology. William Slikker, Jr. Louis W. Chang (red.). s. 339-351. ISBN 978-0-12-648860-9. DOI:10.1016/B978-012648860-9.50024-8

Zapoznaj się z zastrzeżeniami dotyczącymi pojęć medycznych i pokrewnych w Wikipedii.

Dyfuzja - proces samorzutnego rozprzestrzeniania się cząsteczek lub energii w danym ośrodku (np. w gazie, cieczy lub ciele stałym), będący konsekwencją chaotycznych zderzeń cząsteczek dyfundującej substancji między sobą lub z cząsteczkami otaczającego ją ośrodka. Ze względu na skalę zjawiska, rozpatruje się dwa podstawowe rodzaje dyfuzji:

Strach - jedna z podstawowych cech pierwotnych (nie tylko ludzka) mających swe źródło w instynkcie przetrwania. Stan silnego emocjonalnego napięcia, pojawiający się w sytuacjach realnego zagrożenia w jakich naturalną reakcją organizmu jest np odruch silnego napięcia mięśni a w konsekwencji ucieczka lub walka. Spowodowany jest zdolnością zapamiętywania i kojarzenia podobnych sytuacji (podobna sytuacja w przeszłości miała groźny skutek) oraz w przypadku ludzi umiejętnością abstrakcyjnego myślenia (z mojej decyzji wyniknie sytuacja która spowoduje groźny skutek). Nierozerwalnie związany z przyszłością (odstęp czasowy jest nieistotny) gdyż zdarzenia z przeszłości odczuwamy inaczej (żal po jakiejś stracie) a jeszcze inaczej teraźniejsze (ból sprawia nam cierpienie). Straty lub bólu mającego nadejść możemy się bać (odczuwamy przed nimi strach). Strach może mieć skutek pozytywny gdy efektem jest ochrona nas lub naszego interesu albo negatywny gdy powstrzymuje nas przed konsekwentnym dążeniem do celu. Jest subiektywny gdyż ten sam spodziewany skutek nie zawsze i nie u wszystkich spowoduje poczucie zagrożenia.