Aju vajab kaitset, sest see on keha "juhtimiskeskus" ja hematoentsefaalbarjäär täidab seda rolli. Aju on ainus teadaolev organ, millel on oma turvasüsteem – veresoonte võrgustik, mis võimaldab olulistel toitainetel siseneda, blokeerides samal ajal teiste ainete sisenemist. Kahjuks on see barjäär võõrkehade eest kaitsmisel nii tõhus, et see takistab sageli elupäästvatel ravimitel vigastatud või haigestunud aju parandamist.
On uuringuid, mis otsivad viise, kuidas seda kaitsebarjääri ära petta ja niimoodi haigetele inimestele vajalikke ravimeid manustada.
Mis on
Evolutsioon on teinud palju pingutusi aju kaitsmiseks väliste kahjustuste eest. Kolju on 7 mm paksune, kuid aju ümbritseb ka kaitsev tserebrospinaalvedelik (tserebrospinaalvedelik, aju- ja seljaajuvedelik) ja kaitsev membraan, mida nimetatakse meningeks. Mõlemad pakuvad täiendavat kaitset füüsiliste vigastuste eest.
Teine kaitsev element on hematoentsefaalbarjäär. Nagu nimigi ütleb, on see barjäär aju veresoonte (kapillaaride) ja ajukoe moodustavate rakkude ning teiste komponentide vahel. Kuigi kolju, ajukelmed ja tserebrospinaalvedelik kaitsevad füüsiliste kahjustuste eest, pakub hematoentsefaalbarjäär kaitset patogeenide ja toksiinide eest, mis võivad meie veres esineda.
Kuidas see avastati
Hematoentsefaalbarjäär avastati 19. sajandi lõpus, kui saksa arst Paul Ehrlich süstis hiire vereringesse värvainet. Tema üllatuseks imbus värvaine kõikidesse kudedesse peale aju ja seljaaju. 1913. aastal tehtud järelkatses süstis üks Ehrlichi õpilastest sama värvainet otse hiirte ajudesse. Seekord muutusid ajud siniseks, teised organid aga mitte.
Kuigi need katsed viitasid füüsilisele barjäärile aju ja vereringe vahel, ei suudetud tolleaegsete instrumentidega sellist barjääri tuvastada. Kuigi see näitas hematoentsefaalbarjääri olemasolu, said teadlased alles 1960. aastatel kasutada piisavalt võimsaid mikroskoope, et määrata hematoentsefaalbarjääri füüsilist kihti.
Cómo tööd
Nüüdseks on teada, et hematoentsefaalbarjääri põhistruktuur, mis toimib barjäärina, on "endoteliaalne tihe ühenduskoht". Endoteelirakud vooderdavad kõigi veresoonte sisemust. Hematoentsefaalbarjääri moodustavates kapillaarides paiknevad endoteelirakud äärmiselt tihedalt koos, moodustades nn tihedaid ühenduskohti.
Teisisõnu ja lihtsamalt öeldes on aju veresooned vooderdatud endoteelirakkudega, mis toimivad ühenduslülina ringleva vere ja veresoone seina vahel. Erinevalt teistest keha veresoontest on aju endoteelirakud aga tihedalt pakitud, luues aju ja vereringe vahele peaaegu läbitungimatu barjääri.
Kitsas vahe võimaldab ainult väikestel molekulidel, rasvlahustuvatel molekulidel ja mõnel gaasil vabalt läbi kapillaari seina ja ajukoesse pääseda. Mõned suuremad molekulid, näiteks glükoos, võivad siseneda kandevalkude kaudu, mis toimivad spetsiaalsete ustena, mis avanevad ainult teatud molekulidele.
Veresoonte endoteelirakkude ümber asuvad teised hematoentsefaalbarjääri komponendid, mis ei ole rangelt võttes seotud asjade verest ajju ülekandumise takistamisega, kuid mis suhtlevad barjääri moodustavate rakkudega, et muuta aju selektiivsust vere suhtes.
Miks me seda vajame?
Nagu eespool mainitud, on hematoentsefaalbarjääri eesmärk kaitsta ajus ringlevate toksiinide või patogeenide eest, mis võivad põhjustada ajus infektsioone, võimaldades samal ajal elutähtsatel toitainetel ajju jõuda. Selle teine funktsioon on aidata säilitada ajus suhteliselt konstantset hormoonide, toitainete ja vee taset; nende tasemete kõikumised võivad häirida selle peenelt häälestatud keskkonda.
Mis juhtub siis, kui hematoentsefaalbarjäär on mingil moel kahjustatud või ohustatud? Üks levinud viis selleks on bakteriaalne infektsioon, näiteks meningokokknakkuse korral. Meningokokkbakterid võivad kinnituda endoteeli seinale, põhjustades tihedate ühenduskohtade kerget avanemist. Selle tulemusena muutub hematoentsefaalbarjäär poorsemaks, võimaldades bakteritel ja muudel toksiinidel nakatada ajukude , mis võib põhjustada põletikku ja mõnikord surma.
Samuti arvatakse, et hematoentsefaalbarjääri funktsioon võib muude seisundite korral väheneda. Näiteks hulgiskleroosi korral võimaldab defektne hematoentsefaalbarjäär valgetel verelibledel tungida ajju ja rünnata funktsioone, mis saadavad sõnumeid ühest ajurakust (neuronist) teise. See põhjustab probleeme selles, kuidas neuronid omavahel suhtlevad.
Millal tuleks see ületada?
Hematoentsefaalbarjäär on väga efektiivne soovimatute ainete ajju sattumise takistamisel, kuid sellel on puudus. Valdav enamus potentsiaalsetest ravimteraapiatest ei läbi barjääri kergesti, mis on vaimsete ja neuroloogiliste häirete ravimisel suureks takistuseks.
Nagu me alguses mainisime, on probleemi üks võimalik lahendus vere-aju barjääri "petmine", et ravim läbi pääseks. See on nn Trooja hobuse meetod, mille puhul ravim liidetakse molekuliga, mis suudab transportvalgu kaudu vere-aju barjääri ületada. Teine viis selleks on barjääri ajutine avamine ultraheli abil.
Kuidas läbi saada
Ulatuslike uuringute käigus on teadlased avastanud, et väga väikesed ja/või rasvlahustuvad ühendid, nagu antidepressandid, ärevusvastased ravimid, alkohol, kokaiin ja paljud hormoonid, võivad verest aju moodustavatest endoteelirakkudest ilma erilise sekkumiseta läbida. pingutus.
Seevastu suuremaid molekule, näiteks glükoosi või insuliini, tuleb transportida valkude abil. Need aju veresoonte seintes asuvad transpordivalgud korjavad valikuliselt verest soovitud molekule ja eraldavad need ajju.
Hematoentsefaalbarjääri sees ja mõlemal pool seda asuvad rakud on pidevas suhtluses selle üle, milliseid molekule ja millal läbi lasta. Näiteks kui mingi ajupiirkonna närvirakud töötavad, saadavad nad veresoontele signaali laieneda , võimaldades rakkudele mõjuvatel toitainetel kiiresti verest närvirakkudesse liikuda, mis neid vajavad.