Hematoencephalic barrière structuur, functies en ziekten

de bloedhersenbarrière (BHE) is een semi-permeabele muur die zich tussen het bloed en de hersenen bevindt. Het bestaat uit de cellen die de wanden van de haarvaten van het cerebrale bloed vormen. Deze barrière stelt de neuronen van het centrale zenuwstelsel in staat om chemisch geïsoleerd te worden van de rest van het lichaam.

Paul Ehrlich, de Duitse arts die in 1908 de Nobelprijs voor de Geneeskunde won, heeft het bestaan ​​van de bloed-hersenbarrière aangetoond.

In 1878 maakte hij een proefschrift over histologische kleuring. Ehrlich probeerde een blauwe kleurstof aniline in de bloedbaan van een muis te injecteren. Hij ontdekte dat alle weefsels blauw gekleurd waren, behalve de hersenen en het ruggenmerg.

Wanneer echter dezelfde kleurstof in de cerebrospinale vloeistof van de hersenventrikels werd geïnjecteerd, werd het gehele centrale zenuwstelsel blauw geverfd.

Dit experiment toonde aan dat er een barrière bestaat tussen bloed en vocht in hersencellen (extracellulaire vloeistof): de bloed-hersenbarrière.

Het brein is het enige orgaan met een eigen beveiligingssysteem. Dankzij de bloed-hersenbarrière kunnen essentiële voedingsstoffen het bereiken terwijl andere stoffen worden binnengedrongen.

Deze barrière dient om de goede werking van neuronen te behouden door de in- en uitgang van chemicaliën in de hersenen te regelen. Hoewel deze barrière helaas zo effectief werkt, blokkeert het de doorgang van vreemde stoffen naar de hersenen die normaal ook voorkomen dat geneesmiddelen deze bereiken.

In elk geval blijft onderzoek gericht op het ontwerpen van geneesmiddelen die de noodzakelijke vereisten hebben om deze barrière te doorbreken.

Er zijn echter enkele delen van het lichaam waar geen bloed-hersenbarrière is. Deze staan ​​bekend als circuventriculaire organen.

Ten slotte zijn er bepaalde omstandigheden die een opening van de bloed-hersenbarrière veroorzaken. Dit maakt de uitwisseling van stoffen vrij mogelijk, zodat het functioneren van de hersenen kan worden veranderd. Sommigen van hen zijn ontstekingen, trauma's of ziekten zoals multiple sclerose.

Structuur van de bloed-hersenbarrière

Sommige stoffen kunnen deze barrière passeren, maar andere niet. Dat betekent dat het een selectief doorlatende barrière is.

In een groot deel van het lichaam binden de cellen die de bloedcapillairen vormen niet goed. Dit worden endotheelcellen genoemd en hebben daartussen spleten waardoor verschillende stoffen kunnen binnendringen en verdwijnen. Aldus worden elementen uitgewisseld tussen het bloedplasma en de vloeistof die de cellen van het organisme omgeeft (extracellulaire vloeistof).

In het centrale zenuwstelsel hebben haarvaten deze spleten echter niet. Integendeel, de cellen zijn nauw met elkaar verbonden. Dit voorkomt dat veel stoffen het bloed verlaten.

Het is waar dat er enkele concrete stoffen zijn die deze barrière kunnen passeren. Ze doen dit met behulp van speciale eiwitten die ze van de wanden van de haarvaten transporteren.

Glucose-transporters laten bijvoorbeeld toe dat deze stof in de hersenen komt om brandstof te leveren. Bovendien voorkomen deze transporteurs dat giftige afvalproducten in de hersenen achterblijven.

Een gliacellen (ondersteunende) genoemd astrocyten, gegroepeerd rond bloedvaten in de hersenen en blijken een belangrijke rol spelen bij de ontwikkeling van de bloed-hersenbarrière. Deze lijken ook bij te dragen aan het transport van ionen van de hersenen naar het bloed.

Aan de andere kant zijn er gebieden van het zenuwstelsel die een bloed-hersenbarrière beter doorlatend hebben dan in andere. In het volgende gedeelte wordt uitgelegd waarvoor dit is.

functies

Voor het bestaan ​​van een goed functioneren van de hersenen, is het van essentieel belang dat er een evenwicht tussen stoffen blijven binnen neuronen en extracellulaire vloeistof gevonden om hen heen. Hierdoor kunnen berichten correct tussen cellen worden verzonden.

Als de componenten van de extracellulaire vloeistof veranderen, zelfs licht, zal deze transmissie worden gewijzigd, wat leidt tot veranderingen in de hersenfunctie.

Daarom werkt de bloed-hersenbarrière om de samenstelling van deze vloeistof te reguleren. Veel van het voedsel dat we eten, bevat bijvoorbeeld chemische stoffen die de uitwisseling van informatie tussen neuronen kunnen wijzigen. De bloed-hersenbarrière voorkomt dat deze stoffen de hersenen bereiken, waardoor ze goed blijven functioneren.

Het is belangrijk op te merken dat de bloed-hersenbarrière geen uniforme structuur heeft door het hele zenuwstelsel heen. Er zijn plaatsen waar het meer doorlaatbaarheid heeft dan in andere. Dit is handig om stoffen door te laten die op andere plaatsen niet welkom zijn.

Een voorbeeld is het postrema-gebied van de hersenstam. Deze regio regelt het braken en heeft een veel meer doorlaatbare bloed-hersenbarrière. Het doel is dat neuronen in dat gebied snel toxische stoffen in het bloed kunnen detecteren.

Dus, wanneer een gif dat uit de maag komt, de bloedsomloop bereikt, stimuleert het het gebied van de cerebrale woestijn waardoor braken optreedt. Op deze manier kan het organisme de giftige inhoud uit de maag verdrijven voordat het schadelijk wordt.

Samengevat zijn de drie belangrijkste functies van de bloed-hersenbarrière:

- Beschermt de hersenen tegen mogelijk gevaarlijke vreemde stoffen of die de hersenfunctie kunnen veranderen.

- Beschermt en scheidt het centrale zenuwstelsel van hormonen en neurotransmitters die zich in de rest van het lichaam bevinden en vermijdt ongewenste effecten.

- Behoudt een constante chemische balans in onze hersenen.

Welke stoffen gaan door de bloed-hersenbarrière?

Er zijn stoffen die gevoeliger zijn dan andere om de bloed-hersenbarrière te doorkruisen. Stoffen met de volgende kenmerken treden gemakkelijker in dan andere:

- Kleine moleculen passeren veel gemakkelijker de bloed-hersenbarrière dan grote moleculen.

- De vetoplosbare stoffen passeren gemakkelijk de bloed-hersenbarrière, terwijl die niet langzamer doen of er niet doorheen gaan. Eén type lipide-oplosbaar geneesmiddel dat gemakkelijk onze hersenen bereikt, zijn barbituraten. Andere voorbeelden zijn ethanol, nicotine, cafeïne of heroïne.

- Moleculen met minder elektrische lading passeren de barrière sneller dan die met een hoge lading.

Sommige stoffen kunnen de bloed-hersenbarrière passeren. Bovendien geven ze glucose-, zuurstof- en aminozurenmoleculen door die van fundamenteel belang zijn voor het goed functioneren van de hersenen.

Aminozuren zoals tyrosine, tryptofaan, fenylalanine, valine of leucine in het bloed hersenbarrière snel. Veel van deze zijn voorlopers van neurotransmitters die worden gesynthetiseerd in de hersenen.

Deze barrière sluit echter vrijwel alle grote moleculen en 98% van alle geneesmiddelen die zijn samengesteld uit kleine moleculen uit.

Dat is de reden waarom er problemen zijn voor de behandeling van hersenziekten, omdat de medicijnen meestal niet de barrière passeren of niet in de benodigde hoeveelheden. In bepaalde gevallen kunnen therapeutische middelen direct in de hersenen worden geïnjecteerd om de bloed-hersenbarrière te vermijden.

Tegelijkertijd wordt voorkomen dat neurotoxinen en lipofiele cellen binnenkomen via een transporter die wordt gereguleerd door het zogenaamde glycoproteïne P. 

Circuventriculaire orgels

Zoals vermeld, zijn er verschillende hersengebieden waar de bloed-hersenbarrière het zwakst en het meest doorlaatbaar is. Dit zorgt ervoor dat stoffen deze regio's met gemak bereiken.

Dankzij deze gebieden kunnen de hersenen de bloedsamenstelling controleren. Binnen de circuventriculaire orgels zijn:

- Pijnappelklier: is een structuur die zich in onze hersenen, tussen de ogen bevindt. Het is gerelateerd aan onze biologische ritmes en belangrijke hormonale functies. Geeft melatonine en neuroactieve peptiden af.

- Neurohypophysis: is de achterste kwab van de hypofyse. Slaat substanties op uit de hypothalamus, voornamelijk neurohormonen zoals oxytocine en vasopressine.

- Zone postrema: zoals hierboven vermeld, produceert braken om te voorkomen dat we bedwelmen.

- Subfornisch orgaan: het is essentieel bij de regulatie van lichaamsvloeistoffen. Het heeft bijvoorbeeld een belangrijke rol in het gevoel van dorst.

- Vaatorgaan van de terminale lamina: draagt ​​ook bij tot dorst en vochtbalans door de afgifte van vasopressine. Detecteert peptiden en andere moleculen.

- mediane voorrang: een gebied van de hypothalamus die de voorste hypofyse reguleert door interactie tussen stimulerende en remmende hypothalamushormonen.

Aandoeningen die de bloed-hersenbarrière beïnvloeden

Het is mogelijk dat de bloed-hersenbarrière wordt veranderd als gevolg van verschillende ziekten. Wanneer deze barrière verzwakt, is het bovendien mogelijk dat de waarschijnlijkheid het uiterlijk van neurodegeneratieve aandoeningen verhoogt of versnelt.

- Hypertensie of hoge spanning: kan ervoor zorgen dat deze barrière wordt veranderd en doorlaatbaar wordt, wat gevaarlijk kan zijn voor ons lichaam.

- Straling: langdurige blootstelling aan straling kan de bloed-hersenbarrière verzwakken.

- Infecties: de ontsteking van een deel van het centrale zenuwstelsel verzwakt deze barrière. Een voorbeeld is meningitis, een ziekte waarbij de cerebrale meninges (lagen die de hersenen en ruggenmerg) wordt ontstoken door verschillende virussen en bacteriën.

- Trauma, ischemie, beroerte ... kan directe schade aan de hersenen veroorzaken en de bloed-hersenbarrière beïnvloeden.

- Hersenenabces Het is te wijten aan de ontsteking en ophoping van pus in de hersenen. De infectie komt meestal van het oor, de mond, sinussen, enz. Hoewel het een gevolg kan zijn van een trauma of een operatie. In de meeste gevallen duurt het 8 tot 12 weken antibacteriële therapie.

- Multiple sclerose: het lijkt erop dat mensen met deze ziekte lekken hebben in de bloed-hersenbarrière. Dit zorgt ervoor dat te veel witte bloedcellen de hersenen bereiken, waar ze ten onrechte myeline aanvallen.

Myeline is een stof die zenuwcellen bedekt en die zenuwprikkels toelaat om snel en effectief te reizen. Als het wordt vernietigd, verschijnt er een cognitieve en progressieve motorische achteruitgang.

referenties

1. Blood Brain barrier. (N.D.). Opgehaald op 22 april 2017, op Wikipedia: en.wikipedia.org.
2. The Blood Brain Barrier ("Keep Out"). (N.D.). Opgeroepen op 22 april 2017, van Neuroscience voor kinderen: faculty.washington.edu.
3. De Blood-Brain Barrier. (2 juli 2014). Teruggeplaatst van BrainFacts: brainfacts.org.
4. Carlson, N.R. (2006). Fysiologie van gedrag 8e druk: Madrid: Pearson.