Hematoensefalik Bariyer: Yapı, İşlevler ve Hastalıklar

Kan-beyin bariyeri (BBB), kan ve beyin arasında yarı geçirgen bir duvardır. Beyin kan kılcal damarlarının duvarlarını oluşturan hücrelerden oluşur. Bu bariyer, merkezi sinir sisteminin nöronlarının organizmanın geri kalanından kimyasal olarak izole edilmesini sağlar.

1908'de Tıpta Nobel Ödülü'nü kazanan Alman doktor Paul Ehrlich, kan-beyin bariyerinin varlığını gösterdi.

1878'de histolojik boyama üzerine bir tez yaptı. Ehrlich, bir farenin kan dolaşımına anilin adı verilen mavi bir boya enjekte etmeye çalıştı. Beyin ve omurilik dışındaki tüm dokuların mavi olduğunu buldu.

Bununla birlikte, aynı boyayı serebral ventriküllerin beyin omurilik sıvısına enjekte ettiği zaman, merkezi sinir sisteminin tamamı mavi renkte boyanmıştır.

Bu deney, kan ve beyin arasındaki hücrelerin (hücre dışı sıvı) içindeki sıvı arasında bir engel olduğunu göstermiştir: Kan-beyin engeli.

Beyin, kendi güvenlik sistemine sahip olan tek organdır. Kan-beyin bariyeri sayesinde, diğer besinlerin girişini engellerken gerekli besinler ona ulaşabilir.

Bu bariyer, beyindeki kimyasalların giriş ve çıkışını kontrol ederek nöronların düzgün çalışmasını sağlar. Her ne kadar maalesef, bu engel yabancı maddelerin beyne geçişini engelleyecek kadar etkilidir ve normalde ilaçların ona ulaşmasını önler.

Her durumda, araştırma bu engeli aşmak için gerekli gereksinimleri olan ilaçları tasarlamaya devam ediyor.

Bununla birlikte, kan-beyin bariyeri bulunmayan vücudun bazı bölgeleri vardır. Bunlar dolaşımdaki organlar olarak bilinir.

Son olarak, kan-beyin bariyerinin açıklığını üreten belirli koşullar vardır. Bu, maddelerin serbestçe değişimini sağlar, böylece beyin işleyişi değiştirilebilir. Bunlardan bazıları inflamasyon, travmalar veya multipl skleroz gibi hastalıklardır.

Kan-beyin bariyerinin yapısı

Bazı maddeler bu engeli aşabilir, ancak diğerleri olamaz. Bu, seçici bir geçirgen bariyer olduğu anlamına gelir.

Vücudun büyük kısmında kan kılcal damarlarını oluşturan hücreler sıkıca bağlanmaz. Bunlara endotel hücreleri denir ve aralarında çeşitli maddelerin girip çıkabileceği yarıklar vardır. Böylece, elementler kan plazması ile organizmanın hücrelerini (hücre dışı sıvı) çevreleyen sıvı arasında değiştirilir.

Bununla birlikte, merkezi sinir sisteminde, kılcal damarlar bu yarıklara sahip değildir. Aksine, hücreler yakından bağlantılıdır. Bu, birçok maddenin kanı terk etmesini önler.

Bu engeli aşabilecek bazı somut maddeler olduğu doğrudur. Bunu, kılcal damarların duvarlarından taşıyan özel proteinlerle yaparlar.

Örneğin, glikoz taşıyıcıları bu maddenin beyne beyine yakıt vermesini sağlar. Ek olarak, bu taşıyıcılar toksik atık ürünlerin beyinde kalmasını önler.

Astrositler adı verilen glial (destekleyici) hücreler beynin kan damarlarının etrafında toplanır ve kan-beyin bariyerinin gelişiminde önemli bir rol oynar gibi görünmektedir. Bunlar ayrıca iyonların beyinden kana taşınmasına katkıda bulunuyor gibi görünmektedir.

Öte yandan, sinir sisteminin diğerlerinden daha fazla kan-beyin bariyeri olan alanları vardır. Aşağıdaki bölüm bunun ne için olduğunu açıklamaktadır.

fonksiyonlar

İyi bir beyin fonksiyonu olması için, nöronların içindeki maddeler ile etraflarındaki hücre dışı sıvı arasında bir dengenin sağlanması esastır. Bu mesajların hücreler arasında doğru şekilde iletilmesini sağlar.

Hücre dışı sıvının bileşenleri hafifçe değişse bile, bu iletim beyin fonksiyonunda değişikliklere yol açacak şekilde değişecektir.

Bu nedenle, kan-beyin engeli bu sıvının bileşimini düzenlemeye yarar. Örneğin, yediğimiz yiyeceklerin çoğu nöronlar arasında bilgi değişimini değiştirebilecek kimyasal maddeler sunmaktadır. Kan-beyin bariyeri, bu maddelerin beyne ulaşmasını önleyerek iyi işleyişini korur.

Kan-beyin bariyerinin sinir sistemi boyunca tek tip bir yapıya sahip olmadığını not etmek önemlidir. Diğerlerinden daha fazla geçirgenliğe sahip olduğu yerler var. Bu, başka hiçbir yerde açığa çıkmayan maddelerin geçişine izin vermek için kullanışlıdır.

Bir örnek, beyin sapının postrema alanıdır. Bu bölge kusmayı kontrol eder ve çok daha geçirgen bir kan-beyin bariyerine sahiptir. Amacı, o bölgedeki nöronların kandaki toksik maddeleri hızlı bir şekilde tespit edebilmeleridir.

Bu nedenle, mideden gelen bazı zehirler dolaşım sistemine ulaştığında serebral tatlı alanı uyarır ve kusmaya neden olur. Bu şekilde organizma, zehirli içeriği mideden zararlı olmaya başlamadan önce dışarı çıkarabilir.

Özet olarak, kan-beyin bariyerinin üç ana işlevi şunlardır:

- Beyni, potansiyel olarak tehlikeli veya beyin fonksiyonlarını değiştirebilecek yabancı maddelerden korur.

- Merkezi sinir sistemini, vücudun geri kalan kısmındaki hormonlardan ve sinir ileticilerinden koruyarak istenmeyen etkilerden kaçınır.

- Beynimizde sabit bir kimyasal denge sağlar.

Hangi maddeler kan-beyin bariyerini aşıyor?

Kan-beyin bariyerini geçmeye diğerlerinden daha duyarlı maddeler vardır. Aşağıdaki özelliklere sahip maddeler diğerlerinden daha kolay girerler:

- Küçük moleküller kan-beyin bariyerini büyük moleküllerden çok daha kolay geçer.

- Yağda çözünen maddeler kan-beyin bariyerini kolayca geçerken, daha yavaş yapamayan veya geçmeyi başaramayanlar. Beynimize kolayca ulaşan bir tür lipitte çözünür ilaç barbitüratlardır. Diğer örnekler etanol, nikotin, kafein veya eroindir.

- Daha az elektrik yükü olan moleküller bariyeri yüksek yüke göre daha hızlı geçerler.

Bazı maddeler kan-beyin bariyerini geçebilir. Her şeyden önce, beynin düzgün çalışması için gerekli olan glikoz moleküllerini, oksijen ve amino asitleri geçerler.

Tirozin, triptofan, fenilalanin, valin veya lösin gibi amino asitler kan-beyin bariyerine çok hızlı bir şekilde girerler. Bunların çoğu beyinde sentezlenen nörotransmiterlerin öncüleridir.

Bununla birlikte, bu bariyer hemen hemen tüm büyük molekülleri ve küçük moleküllerden oluşan tüm ilaçların% 98'ini hariç tutar.

Bu nedenle beyin hastalıklarının tedavisi için zorluklar vardır, çünkü ilaçlar genellikle bariyeri geçmez veya gerekli miktarlarda değildir. Bazı durumlarda, kan-beyin bariyerini önlemek için terapötik ajanlar doğrudan beyine enjekte edilebilir.

Aynı zamanda, glikoprotein P denilen bir taşıyıcı vasıtasıyla nörotoksin ve lipofilik girişini engeller.

Dolaşımdaki organlar

Belirtildiği gibi, kan-beyin bariyerinin en zayıf ve geçirgen olduğu birkaç beyin bölgesi vardır. Bu, maddelerin bu bölgelere kolayca ulaşmasına neden olur.

Bu bölgeler sayesinde, beyin kan bileşimini kontrol edebilir. Circuventricular organların içinde:

- Pineal bez: beynimizin içinde gözlerin arasına yerleştirilmiş bir yapıdır. Biyolojik ritimlerimiz ve önemli hormonal fonksiyonlarımızla ilgilidir. Melatonin ve nöroaktif peptidleri serbest bırakır.

- Neurophypophysis: Hipofiz bezinin arka lobudur. Hipotalamustan, özellikle oksitosin ve vazopressin gibi nörohormonlardan gelen maddeleri depolar.

- Alan postrema: yukarıda belirtildiği gibi, sarhoş olmamasını önlemek için kusma üretir.

- Subfornical organ: vücut sıvılarının düzenlenmesinde esastır. Örneğin, susuzluk hissinde önemli bir rolü vardır.

- Terminal laminasının vasküler organı: vazopressin salınımı yoluyla susuzluğa ve sıvı dengesine de katkıda bulunur. Peptitleri ve diğer molekülleri algılar.

- Eminence medyası: hipotalamik uyarıcı ve inhibe edici hormonlar arasındaki etkileşimler yoluyla ön hipofizi düzenleyen bir hipotalamus bölgesidir.

Kan-beyin bariyerini etkileyen durumlar

Kan-beyin bariyerinin farklı hastalıklar nedeniyle değişmesi olasıdır. Ek olarak, bu bariyer zayıfladığında, olasılığın nörodejeneratif hastalıkların görünümünü arttırması veya hızlandırması mümkündür.

- Hipertansiyon veya yüksek tansiyon: Bu engelin değişmesine, geçirgen olmasına ve vücudumuz için tehlikeli olabilmesine neden olabilir.

- Radyasyon: radyasyona uzun süre maruz kalmak kan-beyin bariyerini zayıflatabilir.

- Enfeksiyonlar: Merkezi sinir sisteminin bir kısmının iltihabı bu engeli zayıflatır. Bir örnek, beyin meningelerinin (beyni ve omuriliği çevreleyen tabakalar) çeşitli virüsler ve bakteriler tarafından iltihaplandığı bir hastalık olan menenjittir.

- Travma, iskemi, inme ... kan-beyin bariyerini etkileyen beyinde doğrudan hasara neden olabilir.

- Beyin apsesi. Beynin içinde iltihaplanma ve irin birikmesinden kaynaklanır. Enfeksiyon genellikle kulak, ağız, sinüs vb. Her ne kadar travma veya ameliyat sonucu olabilir. Çoğu durumda 8 ila 12 hafta antibakteriyel tedavi gerekir.

- Multipl skleroz: Bu hastalığı olan kişilerin kan-beyin bariyerinde sızıntı olduğu görülüyor. Bu, çok fazla beyaz kan hücresinin beyne ulaşmasına neden olur, burada yanlışlıkla miyeline saldırırlar.

Miyelin, sinir hücrelerini örten ve sinir uyarılarının hızlı ve etkili bir şekilde seyahat etmesini sağlayan bir maddedir. Yok edilirse, bilişsel ve ilerici motor bozulması görülür.