Mozak treba zaštitu jer je on "glavni komandni oficir" vašeg tijela, a krvno-moždana barijera ispunjava ovu misiju. Mozak je jedini poznati organ koji ima vlastiti sigurnosni sistem, mrežu krvnih žila koja omogućava unos esencijalnih nutrijenata dok blokira druge supstance. Nažalost, ova barijera je toliko efikasna u zaštiti od prolaska stranih supstanci da često sprečava da lekovi koji spašavaju živote poprave povređeni ili bolesni mozak.
Postoje studije koje traže načine da zavaraju ovu zaštitnu barijeru i na taj način se bolesnim ljudima mogu davati potrebni lijekovi.
Šta je
Evolucija je uložila mnogo napora da zaštiti mozak od bilo kakvog vanjskog oštećenja. Lobanja je debela 7 mm, ali mozak je takođe okružen zaštitnom tečnošću (likvorom, mozgom i kičmom) i zaštitna membrana koja se zove moždane opne. Oba obezbeđuju bolju odbranu od fizičkih povreda.
Drugi zaštitni element je krvno-moždana barijera. Kao što ime govori, ovo je barijera između krvnih sudova mozga (kapilara) i ćelija i drugih komponenti koje čine moždano tkivo. Dok lobanja, moždane ovojnice i likvor štite od fizičkog oštećenja, krvno-moždana barijera pruža odbranu od patogena i toksini koji mogu biti prisutni u našoj krvi.
Kako je otkriveno
Krvno-moždana barijera otkrivena je krajem 19. stoljeća, kada je njemački ljekar Paul Ehrlich ubrizgao boju u krvotok miša. Na njihovo iznenađenje, boja je infiltrirala sva tkiva osim mozga i kičmene moždine. U naknadnom eksperimentu 1913. godine, jedan od Erlichovih učenika ubrizgao je istu boju direktno u mozak miševa. Ovaj put, Mozak je poplavio, dok ostali organi nisu.
Iako su ovi eksperimenti sugerirali fizičku barijeru između mozga i krvotoka, takva barijera nije mogla biti otkrivena instrumentima tog vremena. Iako je ovo pokazalo da postoji barijera između mozga i krvi, tek su istraživači 1960-ih mogli koristiti dovoljno moćne mikroskope da odrede fizički sloj krvno-moždane barijere.
Kako to funkcioniše
Sada je poznato da je ključna struktura krvno-moždane barijere koja pruža barijeru “endotelni čvrsti spoj”. Endotelne ćelije oblažu unutrašnjost svih krvnih sudova. U kapilarama koje tvore krvno-moždanu barijeru, endotelne ćelije se izuzetno blisko uklapaju, formirajući takozvane čvrste spojeve.
Drugim riječima, da bismo to bolje razumjeli, krvne žile mozga prekrivene su endotelnim stanicama, koje služe kao sučelje između cirkulirajuće krvi i vaskularnog zida. Međutim, za razliku od drugih krvnih sudova u tijelu, endotelne stanice u mozgu su čvrsto zbijene jedna uz drugu, stvarajući gotovo nepropusnu granicu između mozga i krvotoka.
Uzak jaz omogućava samo malim molekulima, molekulima rastvorljivim u mastima i nekim gasovima da slobodno prolaze kroz zid kapilara u moždano tkivo. Neki veći molekuli, kao što je glukoza, mogu ući kroz proteine nosače, koji djeluju kao posebna vrata koja se otvaraju samo za određene molekule.
Endotelne ćelije krvnog suda okružuju druge komponente krvno-moždane barijere koje nisu striktno uključene u zaustavljanje prijenosa stvari iz krvi u mozak, ali su Oni komuniciraju sa stanicama koje čine barijeru za promjenu selektivnosti mozga s krvlju.
Zašto nam treba?
Kao što smo već rekli, svrha krvno-moždane barijere je zaštita od cirkulirajućih toksina ili patogena koji bi mogli uzrokovati infekcije mozga, a istovremeno omogućavaju vitalnim hranjivim tvarima da dođu do mozga. Njegova druga funkcija je da pomaže u održavanju relativno konstantnog nivoa hormona, hranjivih tvari i vode u mozgu, fluktuacije koje bi mogle poremetiti fino podešeno okruženje.
Dakle, šta se događa ako je krvno-moždana barijera oštećena ili ugrožena na neki način? Uobičajeni način na koji se to događa je bakterijska infekcija, kao što je meningokokna bolest. Meningokokne bakterije mogu se vezati za zid endotela, uzrokujući blago otvaranje uskih spojeva. Kao rezultat toga, krvno-moždana barijera postaje poroznija, omogućavajući bakterijama i drugim toksinima da inficiraju moždano tkivo., što može dovesti do upale, a ponekad i smrti.
Također se smatra da funkcija krvno-moždane barijere može biti smanjena u drugim stanjima. Kod multiple skleroze, na primjer, defektna krvno-moždana barijera omogućava bijelim krvnim stanicama da se infiltriraju u mozak i napadaju funkcije koje šalju poruke iz jedne moždane stanice (neurona) u drugu. To uzrokuje probleme s načinom na koji neuroni međusobno komuniciraju.
Kada ga treba preći?
Krvno-moždana barijera je veoma efikasna u sprečavanju neželjenih supstanci da uđu u mozak, što ima lošu stranu. Velika većina potencijalnih tretmana lijekovima ne prelazi lako barijeru, što predstavlja veliku prepreku u liječenju mentalnih i neuroloških poremećaja.
Moguće rješenje problema, kao što smo istakli na početku, je "prevariti" krvno-moždanu barijeru da dopusti prolazak lijeka. Ovo je takozvani pristup trojanskog konja, u kojem se lijek spaja s molekulom koja može proći krvno-moždanu barijeru kroz protein nosač. Drugi način da se to učini je da se barijera privremeno otvori korištenjem ultrazvuka.
Kako proći
Kroz opsežnu studiju, naučnici su otkrili da jedinjenja koja su veoma mala i/ili rastvorljiva u mastima, kao što su antidepresivi, lekovi protiv anksioznosti, alkohol, kokain i mnogi hormoni, mogu da prođu kroz endotelne ćelije koje formiraju mozak iz krvi bez mnogo napor.
Nasuprot tome, Veće molekule, kao što su glukoza ili inzulin, moraju se prenositi proteinima. Ovi transportni proteini, koji se nalaze na zidovima krvnih sudova u mozgu, selektivno preuzimaju i izvlače željene molekule iz krvi u mozak.
Ćelije unutar i sa svake strane krvno-moždane barijere su u stalnoj komunikaciji o tome koje molekule propuštati i kada to učiniti. Na primjer, ako nervne ćelije u regiji mozga rade, one će poslati signal krvnim sudovima da se prošire., omogućavajući hranjivim tvarima koje djeluju na stanice da brzo putuju iz krvi do nervnih ćelija kojima su potrebni.