Bariera krew-mózg

Przegląd

Bariera krew-mózg (BBB) odnosi się do wyspecjalizowanego układu naczyniowego, który dostarcza mózgowi składników odżywczych 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 one półprzepuszczalną barierę, która chroni mózg i stanowi wyjątkowe wyzwanie dla dostarczania leków.

Komponenty komórkowe

Bariera krew-mózg składa się z różnych składników komórkowych, w tym komórek śródbłonka i astrocytów. Komórki te mają wspólną błonę podstawną i razem regulują przepływ składników między krążeniem a płynem śródmiąższowym otaczającym mózg.

Pierwszy rodzaj składnika komórkowego, wyspecjalizowane komórki śródbłonka, tworzą ściany naczyń włosowatych mózgu. Są one połączone niezwykle ścisłymi i złożonymi połączeniami międzykomórkowymi. Połączenia te tworzą selektywną barierę fizyczną, zapobiegając prostej dyfuzji większości substancji, w tym średnich i dużych cząsteczek, takich jak glukoza i insulina.

Drugi typ komórek, astrocyty, to rodzaj komórek glejowych ośrodkowego układu nerwowego, które wpływają na funkcję komórek śródbłonka, przepływ krwi i równowagę jonową w mózgu poprzez interakcję i ścisły związek z naczyniami krwionośnymi mózgu. Zapewniają one bezpośrednie połączenie między układem naczyniowym a neuronami: rozszerzają procesy – zwane końcami stóp – które owijają się wokół naczyń krwionośnych na jednym końcu, jednocześnie nawiązując bliski kontakt z neuronami w synapsach na drugim końcu.

Wymiana chemiczna

Zdolność substancji do przekraczania bariery krew-mózg i efektywność, z jaką zachodzi ta wymiana, zależy od właściwości chemicznych i molekularnych każdej cząsteczki lub jonu. Ogólnie rzecz biorąc, małe składniki rozpuszczalne w tłuszczach, takie jak tlen i dwutlenek węgla, ulegają szybkiej, prostej dyfuzji przez warstwę śródbłonka. W przeciwieństwie do tego, większe lub rozpuszczalne w wodzie składniki często wymagają bardziej selektywnego procesu, który może obejmować bierny lub aktywny transport przez komórkę śródbłonka. Wymiana tych substancji na ogół zachodzi wolniej lub może nie zachodzić wcale, w zależności od względnej obfitości i wydajności receptorów specyficznych dla cząsteczek i białek transportowych na powierzchni komórek śródbłonka, między innymi.

Bariera krew-mózg chroni mózg

Ochrona neuronalna ułatwiana przez barierę krew-mózg ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego zdrowia i funkcjonowania mózgu. Rozregulowanie bariery krew-mózg może prowadzić do poważnych chorób neurologicznych, w tym stwardnienia rozsianego, infekcji i niedokrwienia z powodu niewystarczającego dopływu krwi. I odwrotnie, aktywność bariery krew-mózg może być szkodliwa w leczeniu niektórych chorób neurologicznych poprzez zapobieganie lub znaczne ograniczenie przenikania neuroaktywnych leków farmaceutycznych do ośrodkowego układu nerwowego. Z tego powodu leki o celach neurologicznych muszą być zaprojektowane w sposób ułatwiający przenikanie przez barierę krew-mózg.