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 токсины, но и многие лекарства, и это составляет предмет исследования современной медицины, поскольку с каждым днем количество препаратов, которые регистрируются для лечения заболеваний головного мозга, а также антибактериальных и противовирусных препаратов, все увеличивается.
Немного истории
Известный врач и микробиолог, Пауль Эрлих, стал мировой знаменитостью, благодаря изобретению сальварсана, или препарата № 606, который стал первым, пусть токсичным, но эффективным препаратом для лечения застарелого сифилиса. Это лекарство содержало мышьяк.
Но Эрлих также очень много экспериментировал с красителями.
Он был уверен, что точно так же, как краситель плотно пристает к ткани (индиго, пурпур, кармин), он пристанет и к болезнетворному микроорганизму, стоит только найти такое вещество.
Конечно, он должен не только прочно фиксироваться на микробной клетке, но и быть смертельным для микробов. Несомненно, «подлил масла в огонь» тот факт, что он женился на дочери известного и зажиточного фабриканта – текстильщика.
И Эрлих начал экспериментировать с различными и очень ядовитыми красками: анилиновыми и трипановыми.
Вскрывая лабораторных животных, он убеждался, что краситель проникает во все органы и ткани, но не имеет возможности диффундировать (проникать) в головной мозг, который оставался бледным.
Вначале его выводы были неверными: он предположил, что просто краситель не окрашивает мозг по причине того, что в нем много жира, и он отталкивает краску.
А затем открытия, предшествующие открытию гематоэнцефалического барьера, посыпались, как из рога изобилия, и сама идея стала постепенно оформляться в умах ученых. Наибольшее значение играли следующие эксперименты:
- если ввести краситель внутривенно, то максимум, что он способен окрасить – это хориоидальные сосудистые сплетения желудочков головного мозга. Дальше ему «путь закрыт»;
- если принудительно ввести краситель в ликвор, выполнив люмбальную пункцию, то мозг окрашивался. Однако, «наружу» из ликвора краситель не попадал, и остальные ткани оставались бесцветными.
После этого совершенно логично было предположено, что ликвор – это жидкость, которая находится «по ту сторону» преграды, главная задача которой – защитить центральную нервную систему.
Впервые термин ГЭБ появился в 1900 году, сто шестнадцать лет назад. В англоязычной медицинской литературе он именуется «blood-brain barrier», а в русском языке название привилось в виде «гематоэнцефалического барьера».
В дальнейшем этот феномен изучался достаточно подробно. Перед второй мировой войной появились данные о том, что есть гематоэнцефалический и гематоликворный барьер, а также есть гематоневральный вариант, который находится не в ЦНС, а расположен в периферических нервах.
Строение и функции барьера
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.
Там, где нет барьеров
А есть ли такие места в центральной нервной системе, где не существует гематоэнцефалического барьера? Казалось бы, это невозможно: столько трудов было приложено к тому, чтобы создать несколько уровней защиты от внешних вредных веществ.
Но, оказывается, в некоторых местах ГЭБ не составляет единую «стену» защиты, а нем имеются отверстия. Они нужны для тех веществ, которые вырабатываются головным мозгом и отправляются на периферию в качестве команд: это гормоны гипофиза. Поэтому есть свободные участки, как раз в зоне гипофиза, и эпифиза.
Они существуют, чтобы гормоны и нейротрансмиттеры могли свободно проникать в кровь.
Существует и другая зона, свободная от ГЭБ, которая находится в районе ромбовидной ямки или дна 4 желудочка головного мозга. Там находится рвотный центр.
Известно, что рвота может возникать не только вследствие механического раздражения задней стенки глотки, но и при наличии токсинов, попавших в кровь.
Поэтому именно в этой области и существуют особые нейроны, которые постоянно производят «мониторинг» качества крови на наличие вредных веществ.
Как только их концентрация достигнет определенной величины, эти нейроны активируются, вызывая чувство тошноты, а затем и рвоту. Справедливости ради нужно сказать, что не всегда рвота связана с концентрацией вредных веществ.
Иногда, при значительном повышении внутричерепного давления (при гидроцефалии, менингитах) рвотный центр активируется вследствие прямого избыточного давления при развитии синдрома внутричерепной гипертензии.
Поэтому развивается так называемая центральная, или мозговая рвота, которая может наступить внезапно, и без всяких признаков тошноты.
Когда нарушается проницаемость
Гематоэнцефалический барьер и его функции могут страдать при многих заболеваниях. Конечно, классическим примером служат инфекции, при которых токсины и бактериальные антигены могут поражать барьер и повышать его проницаемость. Например, это происходит при менингитах и энцефалитах, когда возбудитель определяется в ликворе и на оболочках головного мозга.
Но в этом есть и положительный момент: после нарушения функции барьера сквозь него могут проникать антибактериальные препараты, которые в норме совсем не могут через него проникнуть, и, благодаря этому факту, антибиотики, проникающие через барьер, позволяют эффективно справиться с инфекцией.
Часто нарушается проницаемость при развитии миелинизации – рассеянном склерозе, остром рассеянном энцефаломиелите. Медленно, но неуклонно разрушение функции барьера происходит при сахарном диабете.
Чем дольше время заболевания, и чем выше уровень гликемии, тем больше нарушается барьерная функция.
При этом не так страшно возникновение гипогликемии, которая, хоть и является испытанием голодом для нейронов, быстро заканчивается и не успевает навредить.
Гипергликемия гораздо страшнее, поскольку она может вызвать поражение нервной системы на различных уровнях, например, полинейропатия по типу «носков» и «перчаток» также может развиться при наличии сахарного диабета.
При ишемическом и геморрагическом инсульте также происходит очаговое нарушение барьера, соответствующее развитию перифокальной зоны некроза. Различные опухоли, которые вызывают отек вещества мозга и его компрессию, также способствуют повышению проницаемости сосудов головного мозга.
В заключение нужно сказать, что такой гистогематический барьер, как ГЭБ, является одним из самых совершенных в организме.
Он имеет несколько уровней защиты, снабжается энергией в 10 раз лучше, чем обычные зоны капиллярного газообмена, и позволяет сохранять гомеостаз центральной нервной системы, что дает ей возможность полностью сосредоточиться на управлении витальными функциями и на высшей нервной деятельности.
Погребной Станислав Леонидович, невролог
Оцените эту статью:
Всего : 96
4 96
Источник: https://mozgius.ru/stroenie/gematoehncefalicheskij-barer.html
Гематоофтальмический барьер
Гематоофтальмический барьер – специализированные морфологические структуры, регулирующие транспорт жидкостей и веществ между сосудистым руслом и тканями глаза, запрещающие проникновение чужеродных (измененных)клеток и молекул, а также активированных иммунокомпетентных клеток и антител.
Гематоретинальный барьер (внешний и внутренний) – составная часть гематоофтальмического барьера, представленная стенками кровеносных капилляров сетчатки; проницаемость гематоретинального барьера ниже, чем средняя проницаемость гематоофтальмического барьера.
Внутренний образован плотными контактами междунефенестрованным эндотелием кровеносных сосудов сетчатки (для внутренних слоев), подобно ГЭБ.
Внешний образуется пигментным эпителием сетчатки (для наружных слоев), который получает питательные вещества из хориокапилляров.
Пауль Эрлих получил первое свидетельство о существовании гистогематического барьера еще в 1885 г.
Специализированные гистогематические барьеры
- гематоартикулярный (между кровью и синовиальной жидкостью)
- гематоэнцефалический (между кровью и центральной нервной системой)
- гематоофтальмический (между кровью и внутриглазной жидкостью)
- гематолабиринтный (между кровью и эндолимфой лабиринта)
- гематотестикулярный, гематоовариальный (барьер между кровью и половыми железами)
Концепция ГОБ
Середина XX в. Капилляры, эпителий цилиарного тела – базовая анатомическая структура. Основная функция – выработка водянистой влаги, обеспечение метаболизма бессосудистых тканей глаза.
Конец XX в. Эта структура была определена как цилиарная гистогематическая система ГРБ, регулирующая изменения между кровью и внутриглазными жидкостями.
1979 г. Выделение гистогематической системы из кроверетинального барьера J. Cuncha-Vaz. Основная функция – ограничение (отделение) элементов нервной ткани сетчатки от непосредственного контакта с кровью.
2002 – 2004 г. Выделение папиллярной гистогематической системы В.И.Морозов, А.А. Яковлев.
Гистогематические системы ГОБ
Гематоофтальмический барьер (ГОБ) выполняет барьерную функцию в отношении прозрачных сред глаза, регулирует состав внутриглазной жидкости, обеспечивая избирательное поступление в хрусталик и роговицу необходимых питательных веществ.
Клинические исследования позволили уточнить и расширить понятие о гематоофтальмическом барьере, включив в него гистагематическую систему, а также говорить о существовании в норме и патологии трёх его составляющих: иридоцилиарной, хориоретинальной и папиллярной
Иридоцилиарная
- плотно расположенный эндотелий артериальных сосудов радужки с широкими адвентициальными муфтами
- эндотелий капилляров радужки(IE),
- базальная мембрана капилляров радужки
- перициты
- пигментный эпителий (IPE) заднего эктодермального листка радужки
- непрерывный слой пигментного эпителия радужки и цилиарного тела (CBPE)
- мембрана Бруха цилиарного тела
- эндотелий, базальная мембрана капилляров цилиарных отростков
- беспигментный эпителий цилиарных отростков
Хориоретинальная
- пигментный эпителий сетчатки (RPE)
- мембрана Бруха
- плотно расположенный эндотелий артерий сетчатки
- эндотелий (RE), базальная мембрана капилляров сетчатки,
- перициты
- нейроглиальные элементы сетчатки
Папиллярная
- эндотелий артериальных сосудов, периваскулярная базальная мембрана сосудов диска
- эндотелий капилляров, базальная мембрана сети капилляров, преламилярного отдела диска
- перициты
- нейроглия зоны диска, плазматические мембраны глиальных клеток
- отростки астроцитов, отделяющие аксоны ганглиозных клеток сетчатки от кровеносных капилляров
Кровеносные капилляры в глазу непосредственно не соприкасаются с клетками и тканями. Весь сложнейший обмен между капиллярами и клетками происходит через интерстициальную жидкость на ультраструктурном уровне и характеризуется как механизмы капиллярной, клеточной и мембранной проницаемости.
Гематоофтальмический барьер обладает селективной проницаемостью к ионам кальция, калия, натрия, фосфора.
Проницаемость гематоофтальмического барьера изменяется при изменении тонуса тройничного и симпатических нервов. Воспалительный процесс в оболочках глаза приводит к резкому ослаблению функций гематоофтальмического барьера, ионизирующее излучение и местное облучение рентгеновскими лучами вызывают повышение проницаемости его сосудистой оболочки.
Существование барьерной системы кровь–сетчатка хорошо иллюстрируется флюоресцентной ангиографией, дающей возможность увидеть грубые нарушения барьера в виде экстравазального выхода флюоресцеина.
Однако анализ ангиограмм с помощью различных количественных методик не позволяет точно оценить степень нарушения сосудистой проницаемости.
Флюоресцеин, имея сравнительно небольшой размер молекулы и молекулярную массу, в очень малых количествах проникает из плазмы через барьерные системы в стекловидное тело нормального глаза. При любых изменениях, сопровождающихся повышением проницаемости, количество его в стекловидном теле повышается.
Высокая эмиссионная способность флюоресцеина позволяет регистрировать его наличие в стекловидном теле в минимальных концентрациях и рассчитывать концентрацию по интенсивности свечения под действием возбуждающего синего света, проводя, таким образом, количественную оценку состояния барьерных систем глаза.
Факторы, повышающие проницаемость ГОБ
- Аденозин,
- простагландин Е1 (PGE1),
- интерлейкин-1β (IL1β),
- фактор некроза опухоли α(TNFα)
- сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF)
Причины повышения проницаемости ГОБ
- Воспалительные процессы
- Активация эндотелия
- Эндотелиальная дисфункция
- Повреждение эндотелия
- Гипоксия
- Травмы
- Хирургические вмешательства
- Дегенеративные процессы (усиленное фосфорилирование, окислительная модификация белков плотных контактов, накопление AGEs продуктов)
Источник: https://eyesfor.me/glossary-of-terms/g/blood-ocular-barrier.html
