Гемато-энцефалический барьер

Рис. 4.12 и 4.13. В 1885 г. Эрлих обнаружил, что некоторые анилиновые красители, введенные в вену, окрашивают все ткани тела, за исключением мозга. Стой поры многие исследователи отмечали, что самые различные вещества труднее проникают в мозг, чем в другие ткани. Впоследствии была сформулирована концепция, согласно которой между кровью и мозгом существует некий барьер, препятствующий проникновению в мозг ряда веществ, образующихся в крови. История идей, высказанных по поводу природы и функций этого барьера, чрезвычайно запутана.

Чтобы понять природу этого барьера, надо в первую очередь рассмотреть анатомию структур мозга, способных выполнять подобные функции. Первое анатомическое образование, которое может влиять на проникновение веществ в мозг, – это капилляры (рис. 4.12, 5б). Эндотелиальные клетки капилляров мозга соединены друг с другом посредством переплетающихся пальцевидных выростов, и между ними не существует промежутков; исключение составляют капилляры eminentia medialisи area postrema, которые, как полагают, не имеют такого барьера. Помимо этого, снаружи от базальной мембраны, окружающей эпителиальные клетки, нет расширенного периваскулярного пространства, и в этом отношении сосуды eminentia medialis и area postrema также представляют исключение. Таковы общие отличия ткани мозга от большинства остальных тканей тела, в частности, от печени, в которой эндотелиальные клетки сосудов не образуют пальцевидных сцеплений и существует хорошо развитое периваскулярное пространство. В ткани мозга это пространство сравнительно мало, его ширина достигает примерно 200А. Следовательно, периваскулярное пространство в мозге не отличается по размерам от межклеточного и, подобно ему, в разных отделах мозга варьирует.

Рис. 4.12. Схема, иллюстрирующая отношение лептоменингеальной оболочки (мягкой и паутинной) к наружной пограничной мембране на поверхности полушарий мозга:

1 – паутинная оболочка; 2 – мягкая оболочка; 3 – подпаутинное пространство; 4 – перекладины паутинной оболочки; 5 – артерия; 5а – артериола; 5б – капилляр; 6, 7 – глиальная "ножка"; 8 – нейрон; 9 – астроцит; 10 – эпендима

Рис. 4.13. Схема, иллюстрирующая взаимоотношения капилляров (К), астроцитов (А) и нейронов (Н):

Акс – аксоны, Д – дендриты. Между кровью и цитоплазмой нейрона находятся пять следующих мембран: 1 – базальная мембрана капилляра, изображенная как оболочка сосуда; 2 – стенки эндотелиальных клеток капилляра; 3 – клеточные мембраны "ножки" астроцита, прилегающей к ба-зальной мембране капилляра; 4 – клеточные мембраны астроцитарной "ножки", прилегающей к клеточной мембране нейрона; 5 – мембрана нейрона

Другой анатомической структурой, находящейся между нейроном (рис. 4.12, 8) и кровью, является астроцит (рис. 4.12, 9) с характерными отростками – "ножками", которые охватывают 85% поверхности капилляров. Таким образом, в мозге между цитоплазмой нейрона и кровью лежит целый ряд мембран, определяющих в совокупности судьбу того или иного циркулирующего в крови вещества – проникнет оно в цитоплазму нейрона или нет. На обмен веществ между кровью и тканью мозга может влиять также отсутствие в мозге обширных периваскулярных пространств, где могли бы скапливаться жидкие компоненты крови и растворенные в них вещества.

Допустив существование анатомического субстрата, который в силу своего положения должен влиять на продвижение веществ из крови к нервной клетке, а также то, что в этом процессе могут участвовать различные клеточные мембраны, необходимо принять во внимание и другие факторы, влияющие на проникновение в нейрон определенных веществ. Лайта <...> разделил все вещества на 3 категории в зависимости от их способности проникать в мозг.

1. Вещества, которые совсем не проходят через различные клеточные мембраны; это могут быть очень крупные молекулы или вещества, чужеродные для организма.

2. Вещества, проходящие через мембраны путем пассивной диффузии. К этой группе относятся многочисленные соединения, способность, которых проникать в нейроны в какой-то мере зависит от ряда физических констант: растворимости в липидах, степени ионизации, степени связывания с белками плазмы.По-видимому, на скорость перехода веществ этой группы из крови в мозг существенное влияние оказывает анатомическая структура капиллярной системы мозга, где нет обширных периваскулярных пространств, а клетки эндотелия соединены переплетающимися пальцевидными выростами и где либо совсем отсутствуют межклеточные поры, либо их очень мало.

3. Вещества, поступающие в клетку при участии переносчиков. К этой группе веществ относится, по-видимому, большая часть физиологических субстратов, обычно участвующих в процессах обмена нейронов и клеток глии, однако не исключена возможность использования тех же транспортных систем и другими веществами. Вероятно, здесь немалую роль играют такие факторы, как интенсивность обмена в данной области мозга и ее потребности в тех или иных веществах.

Было показано, что к каждой из этих групп относятся самые разнообразные соединения. То, что некоторые вещества не покидают кровяного русла мозга, позволяет использовать их для определения объема крови в мозге. К таким веществам относится, например, сывороточный альбумин, меченный радиоактивным иодом(¹³¹I); это соединение постепенно расщепляется, и при этом высвобождаются некоторые меченые вещества, проникающие в мозг. Ко второй группе относятся спирт и стероидные гормоны, которые растворимы в липидах. К этой же группе принадлежат кальций и гормоны щитовидной железы; проникновение этих веществ в нейрон в какой-то мере затруднено из-за их способности связываться с белками плазмы, а также отсутствием периваскулярного пространства соответствующего размера, где бы эти вещества могли накапливаться. К третьей группе веществ, для которых существуют специальные системы переносчиков, принадлежат аминокислоты и, возможно, пуриновые и пиримидиновые основания. Скорость их проникновения в мозг зависит от физиологических потребностей нейронов <...> и при определенных условиях может увеличиваться. Следовательно, гематоэнцефалический барьер представляет собой сложную анатомическую, биохимическую и физиологическую систему, от которой зависит, какие вещества и с какой скоростью проникают в нервную клетку. Достигнет ли данное вещество нервной клетки, зависит от определенного сочетания всех указанных факторов, каждый из которых может влиять на движение этого вещества через каждую из мембран, находящихся между кровью и цитоплазмой нейрона.

Поиск по сайту: