Bariera krew-mózg stanowi fizyczną barierę o ścisłej lokalizacji między krwią, a tkanką nerwową. Jest strukturą bardzo dobrze poznaną i opisaną.
Rozwój bariery
Kształtowanie tej bariery rozpoczyna się wtedy, gdy w układzie nerwowym powstaje siateczka naczyniowa. Już podczas powstawania układu nerwowego pojawiają się pewne oddziaływania między krwią, mózgiem i płynem mózgowo-rdzeniowym, które mają kluczowe znaczenie dla transportu metabolicznie ważnych cząsteczek, takich jak glukoza, aminokwasy i hormony .
Szacuje się, że około 6. miesiąca życia niemowlęcia struktura osiąga dojrzałość budowy oraz pełną funkcjonalność.
Bariera krew-mózg – budowa
Jej podstawowymi elementami strukturalnymi są:
- komórki endotelialne naczyń włosowatych mózgu;
- astrocyty;
- pericyty.
Składowe bariery krew-mózg, oprócz roli budulcowej, mają również znaczenie biochemiczne oraz metaboliczne.
Można powiedzieć, że jest złożonym systemem biologicznym utworzonym z gęstej sieci ciasno splecionych komórek śródbłonka kapilarnych naczyń mózgowych o unikalnej charakterystyce.
Komórki endotelialne naczyń włosowatych mózgu
To wysoce wyspecjalizowane nabłonki płaskie, które wyścielają pojedynczą warstwą od strony wewnętrznej ściany włośniczek. Komórki endotelialne włośniczek OUN są niezwykle specyficzne, ponieważ charakteryzują się wieloma cechami nieobecnymi w innych komórkach endotelialnych organizmu. Do tych cech zalicza się:
- brak fenestracji (okienek) w ścianach;
- większą liczbę i objętość mitochondriów wskazującą na duży metabolizm energetyczny;
- niską aktywność pinocytarną, która zapobiega przechodzeniu wielkocząsteczkowych związków organicznych z krwi do płynu mózgowo-rdzeniowego;
- obecność złącz ścisłych;
- selektywną przepuszczalność dla cząsteczek o odpowiedniej masie i lipofilności.
Astrocyty
Komórki te z jednej strony łączą się z kapilarami mózgu, z drugiej natomiast z neuronami, stanowiąc swego rodzaju stację przekaźnikową między krwią a mózgiem.
Spośród około jedenastu fenotypów astrocytów aż osiem jest związanych z naczyniami mózgowymi. Ponadto wypustki astrocytów tworzą czapkopodobne struktury znane jako stopki końcowe. Łączą się one ze ścianą naczyń i pokrywają blisko 90% ich powierzchni.
Pericyty
To małe komórki ściśle związane z błoną podstawną komórek endotelialnych naczyń włosowatych mózgu. Okołonaczyniowe umiejscowienie pericytów sprawia, że mają one zdolność do kontrolowania wielu aspektów odpowiedzi immunologicznej OUN, włączając w to:
- usuwanie ubocznych produktów przemiany materii;
- nakierowanie oraz wynaczynianie komórek procesu zapalnego oraz miąższu mózgu;
- rozprzestrzenianie się stanu zapalnego.
Ponadto pericyty mają zdolność do fagocytozy.
Bariera krew-mózg – funkcje
Bariera krew-mózg jest statyczną barierą anatomiczną, ale również barierą dynamiczną, w której funkcjonują białkowe transportery wypływu i wychwytu.
Bariera ta utrzymuje homeostazę mózgu, ogranicza wnikanie endogennych związków chemicznych i chroni przed dostępem ksenobiotyków.
Jak wspomniano we wstępie, struktura została dobrze poznana. W efekcie uważa się, że bariera krew – mózg:
- stanowi fizyczną i enzymatyczną granicę pomiędzy naczyniami krwionośnymi a tkanką nerwową;
- ma na celu zabezpieczanie ośrodkowego układu nerwowego przed szkodliwymi czynnikami;
- umożliwia selektywny transport związków krążących we krwi do płynu mózgowo-rdzeniowego.
Dodatkowo zapewnia ochronę przed działaniem substancji neuroaktywnych i toksyn krążących we krwi, a także pozwala zaopatrzyć neurony w ważne funkcjonalnie substancje, jak glukoza czy aminokwasy.
Na koniec należy wspomnieć, że ta trudna do przełamania formacja stanowi zaporę dla komórek układu odpornościowego.
Bibliografia
- Koper-Lenkiewicz O., Kamińska J., Lewoniewska S., (i inni), Rola bariery krew – płyn mózgowo-rdzeniowy i bariery krew – mózg w utrzymaniu homeostazy ośrodkowego układu nerwowego, Polski Przegląd Neurologiczny, 4/2018.
- Brzezińska E., Badania in silico w przewidywaniu zdolności przenikania leków przez barierę krew – mózg, Folia Medica Lodziensia, 2/2011.
- Brzezińska K., Ziaja M., Struktura i funkcje bariery krew – mózg, Postępy Biologii Komórki, 1/2012.
