Гематоенцефалічний бар’єр

Від | 23.02.2025
0 Коментарів

Гематоенцефалічний бар’єр (ГЕБ, англ. blood-brain barrier, BBB) — це спеціалізована фізіологічна структура, яка захищає центральну нервову систему (ЦНС), зокрема головний і спинний мозок, від проникнення шкідливих речовин із кровотоку, одночасно забезпечуючи контрольоване надходження поживних речовин і виведення метаболітів. Цей бар’єр відіграє ключову роль у підтримці гомеостазу мозку. Розглянемо його докладно.

Анатомія

ГЕБ утворюється кількома типами клітин і структур:

1. Ендотеліальні клітини:

  • Формують стінки капілярів у мозку.
  • Відмінність від периферичних капілярів: мають щільні контакти (tight junctions), які значно обмежують парацелюлярний транспорт (проходження речовин між клітинами).

2. Щільні контакти (tight junctions):

  • Комплекси білків (клаудини, оклюдини, ZO-1), що “зшивають” ендотеліальні клітини.
  • Запобігають вільному руху молекул через просвіт між клітинами.

3. Базальна мембрана:

  • Тонкий шар позаклітинного матриксу (колаген IV, ламінін), що оточує ендотеліальні клітини.
  • Надає структурну підтримку і додатковий бар’єр.

4. Перицити:

  • Клітини, що оточують капіляри.
  • Регулюють щільність контактів і стабільність судин.

5. Астроцити:

  • Гліальні клітини, чиї відростки (кінцеві ніжки) обгортають капіляри.
  • Впливають на функцію ендотеліальних клітин, підтримують ГЕБ і регулюють транспорт.

6. Мікроглія:

  • Імунні клітини ЦНС, що беруть участь у реакціях на пошкодження ГЕБ.

Механізм роботи

ГЕБ діє як селективний фільтр:

1. Пасивний транспорт:

  • Ліпофільні молекули (наприклад, кисень, CO₂, етанол) легко проникають через мембрани ендотеліальних клітин шляхом дифузії.
  • Гідрофільні речовини (наприклад, іони, глюкоза) блокуються щільними контактами.

2. Активний транспорт:

  • Транспортні білки переносять необхідні речовини:
    • Глюкоза — через GLUT1.
    • Амінокислоти — через специфічні носії (LAT1, CAT1).
    • Іони — через Na⁺/K⁺-АТФазу.

3. Ефлюксні насоси:

  • Білки, як-от P-глікопротеїн (P-gp), викачують токсини й ліки назад у кров (наприклад, антибіотики, хіміотерапевтичні агенти).

4. Ензиматичний бар’єр:

  • Ендотеліальні клітини містять ферменти (моноаміноксидазу, цитохром P450), які розщеплюють потенційно шкідливі речовини.

Функції

1. Захист:

  • Запобігає проникненню токсинів, патогенів, важких металів із кровотоку в мозок.
  • Обмежує вплив периферичних імунних клітин (наприклад, Т-лімфоцитів), щоб уникнути запалення ЦНС.

2. Гомеостаз:

  • Підтримує стабільний хімічний склад позаклітинної рідини мозку (іони, pH, нейротрансмітери).
  • Контролює рівень глюкози й інших поживних речовин.

3. Регуляція:

  • Адаптується до потреб мозку (наприклад, посилений транспорт під час активності).

Розвиток

  • У людини ГЕБ формується під час ембріогенезу, але повна зрілість досягається після народження.
  • У новонароджених бар’єр менш щільний, що пояснює більшу проникність до деяких речовин (наприклад, білірубіну при ядерній жовтяниці).

Особливості

  • Селективність: Пропускає малі молекули (<400–500 Да) і ліпофільні сполуки, блокує великі гідрофільні.
  • Винятки: Деякі ділянки мозку (наприклад, гіпоталамус, епіфіз) мають слабший ГЕБ для гормонального обміну — так звані циркумвентрикулярні органи.
  • Метаболічна активність: Ендотелій ГЕБ споживає більше енергії, ніж периферичні капіляри.

Патології

Порушення ГЕБ пов’язані з низкою захворювань:

1. Нейродегенеративні:

  • Хвороба Альцгеймера: Проникність ГЕБ зростає, накопичуються бета-амілоїдні бляшки.
  • Розсіяний склероз: Запалення руйнує щільні контакти, дозволяючи імунним клітинам атакувати мієлін.

2. Інфекції:

  • Менінгіт: Бактерії проникають через ослаблений ГЕБ.

3. Травми:

  • Черепно-мозкова травма: Набряк і порушення бар’єру.

4. Інсульт:

  • Гіпоксія руйнує ендотелій, викликаючи набряк мозку.

5. Епілепсія:

  • Зміни в ГЕБ можуть сприяти судомам.

Клінічне значення

  • Лікування: Багато ліків (наприклад, хіміотерапія) не проникають через ГЕБ, що ускладнює терапію пухлин мозку. Розробляються методи тимчасового “відкриття” бар’єру (ультразвук, осмотичні агенти).
  • Токсини: Алкоголь і наркотики (ліпофільні) легко проходять ГЕБ, впливаючи на мозок.

Цікаві факти

  • ГЕБ був відкритий у XIX столітті, коли Пауль Ерліх помітив, що барвники з кровотоку не забарвлюють мозок.
  • У риб і земноводних ГЕБ менш розвинений, ніж у ссавців.
  • Кофеїн проникає через ГЕБ, стимулюючи ЦНС.

Гематоенцефалічний бар’єр — це “ворота” мозку, які захищають його від зовнішнього світу, але водночас ускладнюють доставку ліків.

Переглядів: 17