Name: how the blood-brain barrier works
Uploaded: 2025-10-23T11:47:15.000Z
Duration: 49 s
Channel: JoVE

Ludzki mózg jest odizolowany od układu krążenia za pomocą bariery ochronnej zwanej barierą krew-mózg, która składa się z komórek śródbłonka wyściełających naczynia włosowate ośrodkowego układu nerwowego.

Bariera krew-mózg składa się również z błony podstawnej i wyspecjalizowanych komórek nerwowych zwanych astrocytami, które są w bliskim kontakcie z naczyniami włosowatymi. Składniki te pomagają zapobiegać przedostawaniu się niepożądanych substancji.

Bariera ta kontroluje wymianę chemiczną między krwią a płynem śródmiąższowym w mózgu za pośrednictwem różnych typów białek, które tworzą kompleksy połączeniowe. Ogólnie rzecz biorąc, tylko związki rozpuszczalne w tłuszczach mogą dyfundować przez barierę, podczas gdy związki rozpuszczalne w wodzie przenikają przez transport aktywny lub pasywny.

Daneman, Richard i Alexandre Prat. "Bariera krew-mózg". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 7, nr 1 (styczeń 2015). [<a href="https://doi.org/10.1101/cshperspect.a020412" target="__blank">Źródło</a>]

Andreone, Benjamin J., Baptiste Lacoste i Chenghua Gu. "Interakcje neuronalne i naczyniowe". Roczny przegląd neuronauki 38 (8 lipca 2015): 25–46. [<a href="https://doi.org/10.1146/annurev-neuro-071714-033835" target="__blank">Źródło</a>]

bariera krew-mózg

The Blood-brain Barrier

<h4>Przegląd</h4>

Bariera krew-mózg (BBB) odnosi się do wyspecjalizowanego układu naczyniowego, który dostarcza mózgowi składniki odżywcze we krwi, jednocześnie ściśle regulując ruch jonów, cząsteczek, patogenów i innych substancji. Składa się z ściśle połączonych komórek śródbłonka z jednej strony i wypustek astrocytów z drugiej. Razem tworzą półprzepuszczalną barierę, która chroni mózg i stwarza wyjątkowe wyzwania w dostarczaniu leków.

<h4>Komponenty komórkowe</h4>

BBB składa się z różnych składników komórkowych, w tym komórek śródbłonka i astrocytów. Komórki te mają wspólną błonę podstawną i wspólnie regulują przepływ składników pomiędzy krążeniem a płynem śródmiąższowym otaczającym mózg.

Pierwszy typ składnika komórkowego, wyspecjalizowane komórki śródbłonka, tworzy ściany naczyń włosowatych mózgu. Połączone są niezwykle ciasnymi i złożonymi połączeniami międzykomórkowymi. Połączenia te tworzą selektywną barierę fizyczną, uniemożliwiającą prostą dyfuzję większości substancji, w tym cząsteczek o średniej i dużej wielkości, takich jak glukoza i insulina.

Drugi typ komórek, astrocyty, to rodzaj komórek glejowych centralnego układu nerwowego, który wpływa na funkcję komórek śródbłonka, przepływ krwi i równowagę jonową w mózgu poprzez interakcję i ścisłe powiązanie z układem naczyniowym mózgu. Zapewniają bezpośrednie połączenie między układem naczyniowym a neuronami: rozciągają procesy—zwane stopami końcowymi—które owijają się wokół naczyń krwionośnych na jednym końcu, jednocześnie nawiązując bliski kontakt z neuronami w synapsach na drugim końcu.

<h4>Wymiana chemiczna</h4>

Zdolność substancji do przekraczania bariery BBB oraz skuteczność, z jaką zachodzi ta wymiana, zależy od właściwości chemicznych i molekularnych każdej cząsteczki lub jonu. Ogólnie rzecz biorąc, małe składniki rozpuszczalne w lipidach, takie jak tlen i dwutlenek węgla, ulegają szybkiej i prostej dyfuzji przez warstwę śródbłonka. Natomiast większe lub rozpuszczalne w wodzie składniki często wymagają bardziej selektywnego procesu, który może obejmować pasywny lub aktywny transport przez komórkę śródbłonka. Wymiana tych substancji na ogół zachodzi wolniej lub może w ogóle nie nastąpić, w zależności między innymi od względnej liczebności i wydajności receptorów specyficznych dla cząsteczek i białek transportowych na powierzchni komórek śródbłonka.

<h4>BBB chroni mózg</h4>

Ochrona neuronów zapewniana przez BBB ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego zdrowia i funkcjonowania mózgu. Rozregulowanie BBB może prowadzić do poważnych chorób neurologicznych, w tym stwardnienia rozsianego, infekcji i niedokrwienia z powodu niedostatecznego dopływu krwi. I odwrotnie, aktywność BBB może być szkodliwa w leczeniu niektórych chorób neurologicznych, zapobiegając lub zasadniczo ograniczając przedostawanie się neuroaktywnych leków farmaceutycznych do ośrodkowego układu nerwowego. Z tego powodu leki o celach neurologicznych muszą być projektowane w sposób ułatwiający przejście przez BBB.

Bariera krew-mózg

Przegląd

Bariera krew-mózg (BBB) odnosi się do wyspecjalizowanego układu naczyniowego, który dostarcza mózgowi składników odżywczych we krwi, podczas gdy ściśle ...

Education

JoVE Core

Biology

Biologia

Human Biology

Biologia człowieka

Nervous System

Układ nerwowy

KEY TERMS AND CONCEPTS

Kluczowe terminy i pojęcia

how the blood-brain barrier works

The blood-brain barrier is a specialized system of blood vessels that helps control what enters the brain. It delivers nutrients from the blood while tightly regulating ions, molecules, pathogens, and other substances. This semipermeable barrier protects the brain and also makes it harder to deliver some therapies.

The blood-brain barrier includes several cellular parts, especially endothelial cells and astrocytes. These cells share a common basement membrane and regulate movement between the circulation and the fluid around the brain. Specialized endothelial cells form the walls of cerebral capillaries. They are joined by very tight intercellular junctions, which create a selective physical barrier. This barrier blocks simple diffusion of most substances, including molecules as large as glucose and insulin.

Astrocytes are glial cells in the central nervous system. They influence endothelial cell function, blood flow, and ion balance in the brain. Astrocytes connect closely with the cerebral vasculature. Their processes, called endfeet, wrap around blood vessels on one end and make contact with neurons at synapses on the other. This gives them a direct link between blood vessels and nerve cells.

What crosses the barrier depends on a molecule's chemical and molecular properties. Small lipid-soluble substances, such as oxygen and carbon dioxide, move across by rapid simple diffusion. Larger or water-soluble substances usually need a more selective process. They may move through an endothelial cell by passive or active transport. In many cases, this exchange is slower, or it may not occur at all, depending on receptors and transport proteins on the endothelial surface.

The blood-brain barrier is essential for brain health and normal function. When it does not work properly, severe neurological diseases can occur, including multiple sclerosis, infection, and ischemia from poor blood supply. The barrier can also make treatment difficult because it can reduce the passage of neuroactive drugs into the central nervous system. For that reason, medicines aimed at the brain must be designed to pass through the blood-brain barrier.

How the Blood-Brain Barrier Works

what is a nervous system?

Nervous System Parts and Control

The nervous system is a network of specialized cells that keeps the body working and helps it respond to the world around it. It controls essential functions such as heart rate and breathing. It also supports movement that helps an organism escape danger. In vertebrates, the nervous system has two major parts: the central nervous system, or CNS, and the peripheral nervous system, or PNS. The CNS includes the brain, spinal cord, and retina, which is the sensory tissue of the visual system. The...

the parasympathetic nervous system

Rest and Digest: Parasympathetic Control

The parasympathetic nervous system helps the body stay calm and return to a rested state. It is one of the two major divisions of the autonomic nervous system, which controls many unconscious functions such as heart rate and digestion. Its neurons are found in the brain and the peripheral nervous system, and they send axons to muscles, organs, and glands. This system is often called the “rest and digest” system because it supports body processes that restore homeostasis. It is most active...

the sympathetic nervous system

Sympathetic Stress Response and Body Changes

The sympathetic nervous system helps the body respond to stress and danger. It is one of the two main divisions of the autonomic nervous system. When it turns on, it prepares the body for action and puts lower-priority functions, such as digestion, on hold. This response is often called the fight-or-flight system. A surprise exam can trigger it, and students may notice a tight stomach, a dry mouth, and a fast heartbeat. In a real threat, the system shifts blood away from the digestive system...

the blood-brain barrier

The blood-brain barrier is a specialized system of blood vessels that helps control what enters the brain. It delivers nutrients from the blood while tightly regulating ions, molecules, pathogens, and other substances. This semipermeable barrier protects the brain and also makes it harder to deliver some therapies. The blood-brain barrier includes several cellular parts, especially endothelial cells and astrocytes. These cells share a common basement membrane and regulate movement between the...

neuron structure

How Neurons Send Signals

Neurons send signals through a clear set of structures that let them receive, process, and pass on information. They are the main cells of the nervous system and use electrochemical signals to communicate. Neurons also talk to other cells through neurotransmitters at junctions called synapses. Most neurons share three main parts: a cell body, also called the soma, dendrites, and an axon. The soma holds the nucleus and other organelles needed for cell function. Dendrites usually receive...

glial cells

Glial Cells and Nervous System Support

Glial cells support the nervous system and work alongside neurons. They are one of the two main cell types in the nervous system. Unlike neurons, glia do not send electrical signals, but they help with nearly every other part of nervous system function. In humans, glial cells are about as numerous as neurons in the brain. In the central nervous system, glia include astrocytes, oligodendrocytes, microglia, and ependymal cells. Astrocytes are the most common glial cells. They form organized,...

action potentials

How Nerve Signals Travel in Axons

Neurons send signals through action potentials, the rapid electrical changes that move along the axon. These signals lead to neurotransmitter release at axon terminals, which passes information through the nervous system. An action potential is an all-or-none change in membrane potential, the voltage across a cell membrane. A neuron usually has a resting membrane potential of about -70 millivolts. When it receives signals from neurotransmitters or sensory input, the membrane can become more...

the resting membrane potential

How Neurons Keep a Negative Resting Charge

Neurons keep a negative resting charge across their membrane. This electrical difference, called the membrane potential, comes from how ions move and how the membrane lets them pass. In a resting neuron, the inside is typically around -70 millivolts and is more negative than the outside, so the cell is polarized. Two main factors create this resting state. First, the membrane is selectively permeable, which means most ions and molecules cannot cross the lipid bilayer without help from ion...

long-term potentiation

Synaptic Strengthening in Learning and Memory

Long-term potentiation, or LTP, is a form of synaptic strengthening in the brain. It changes the strength of chemical synapses over time between pre- and postsynaptic neurons. LTP works against long-term depression, or LTD, which weakens synapses. Together, LTP and LTD are major mechanisms behind learning and memory. LTP can happen when a presynaptic neuron fires again and again and keeps stimulating a postsynaptic neuron. This is called Hebbian LTP, based on Donald Hebb’s idea that neurons...

long-term depression

Synaptic Pruning in Long-term Depression

Long-term depression, or LTD, is a form of synaptic plasticity that weakens chemical synapses over time. It acts between presynaptic and postsynaptic neurons. LTD works in opposition to long-term potentiation, or LTP, which strengthens synapses. Together, LTD and LTP are two of the main mechanisms behind learning and memory. LTD helps the brain avoid staying locked in a fully strengthened state. If synapses were always maximally strengthened, the brain would become less efficient and it would...

the synapse

How Neurons Signal at Synapses

Neurons communicate through synapses, the points where two neurons meet to pass on signals. At a synapse, the sending neuron is the presynaptic cell, and the receiving neuron is the postsynaptic cell. Most neurons can serve in both roles because they send and receive information. Electrical synapses move signals directly between cells. The presynaptic and postsynaptic cells are linked by gap junctions, which are proteins that physically connect them. This type of synapse can pass electrical...

key terms and concepts

Learn how the blood-brain barrier protects the brain, which cells build it, what can cross it, and why it matters for disease and drug delivery.

How the Blood-Brain Barrier Works | JoVE K12

JoVE Core series brings biology to life through over 300 concise and easy-to-understand animated video lessons that explain key concepts in biology, plus more than 150 scientist-in-action videos that show actual research experiments conducted in today’s laboratories.

biology

myJoVE Corporation

How the Blood-Brain Barrier Works

Description

Transcript

Tags