Relevância. A existência da barreira hematoencefálica (BHE) é necessária e mais uma condição importante para o funcionamento normal do sistema nervoso central (SNC), portanto, uma das tarefas fundamentais, cuja solução não é apenas fundamental, mas também de importância aplicada, é o estudo dos mecanismos de funcionamento da BBB. Sabe-se que a permeabilidade fisiológica da BHE dá lugar à patológica quando Vários tipos patologias do sistema nervoso central (isquemia, hipóxia cerebral, traumas e tumores, doenças neurodegenerativas) e alterações na permeabilidade são seletivas e muitas vezes causam a ineficácia da farmacoterapia.

Barreira hematoencefalica(BBB) ​​​​- realiza interação ativa entre a corrente sanguínea e o sistema nervoso central, sendo um sistema morfofuncional altamente organizado localizado na membrana interna dos vasos sanguíneos do cérebro e incluindo [ 1 ] células endoteliais cerebrais e [ 2 ] complexo de estruturas de suporte: [ 2.1 ] membrana basal, à qual o tecido cerebral é adjacente [ 2.2 ] pericitos e [ 2.3 ] astrócitos (há relatos de que os axônios neuronais, que contêm neurotransmissores e peptídeos vasoativos, também podem fazer fronteira estreita com as células endoteliais, mas essa visão não é compartilhada por todos os pesquisadores). Com raras exceções, a BBB está bem desenvolvida em todos os vasos do cérebro microvasculatura diâmetro inferior a 100 mícrons. Esses vasos, que incluem os próprios capilares, bem como os pré e pós-capilares, são combinados no conceito de microvasos.



observação! Apenas um pequeno número de formações cerebrais (cerca de 1 a 1,5%) não possui o BBB. Tais formações incluem: plexos coróides (principais), glândula pineal, glândula pituitária e tubérculo cinzento. Porém, nessas estruturas existe uma barreira hemato-líquido cefalorraquidiano, mas de estrutura diferente.

leia também a postagem: Neuróglia(para o site)

O BBB realiza barreira (limita o transporte de substâncias potencialmente tóxicas e perigosas do sangue para o cérebro: o BBB é um filtro altamente seletivo), transportador e metabólico (fornece transporte de gases, nutrientes para o cérebro e remoção de metabólitos), imunológico e funções neurossecretoras, sem as quais é impossível o funcionamento normal do sistema nervoso central.

Endoteliócitos. Primário e a estrutura mais importante As BBB são células endoteliais de microvasos cerebrais (MEC), que diferem significativamente de células semelhantes de outros órgãos e tecidos do corpo. São eles que recebem [ !!! ] o principal papel da regulação direta da permeabilidade BBB. Exclusivo características estruturais ECM são: [ 1 ] a presença de junções estreitas conectando as membranas das células vizinhas, como um zíper, [ 2 ] alto teor mitocôndria, [ 3 ] nível baixo pinocitose e [ 4 ] ausência de fenestras. Estas propriedades de barreira do endotélio determinam uma resistência transendotelial muito elevada (de 4.000 a 8.000 W/cm2 in vivo e até 800 W/cm2 em coculturas de células endoteliais com astrócitos in vitro) e a quase completa impermeabilidade da monocamada endotelial de barreira para substâncias hidrofílicas. Os nutrientes necessários ao sistema nervoso central (glicose, aminoácidos, vitaminas, etc.), assim como todas as proteínas, são transportados através da BBB apenas ativamente (ou seja, com o consumo de ATP): seja por endocitose mediada por receptor, ou com a ajuda de transportadores específicos. As principais diferenças entre as células endoteliais da BBB e vasos periféricos são apresentados na tabela:


Além dessas características, a MEC da BBB secreta substâncias que regulam a atividade funcional das células-tronco do sistema nervoso central no período pós-natal: fator inibitório da leucemia - LIF, fator neurotrófico derivado do cérebro - BDNF, morfogênio ósseo - BMP, fator de crescimento de fibroblastos - FGF, etc. A MEC também forma a chamada resistência elétrica transendotelial, que é uma barreira para substâncias polares e íons.

membrana basal. A MEC envolve e sustenta uma matriz extracelular que a separa das estruturas periendoteliais. Outro nome para essa estrutura é membrana basal (BM). Os processos dos astrócitos que circundam os capilares, assim como os pericitos, estão embutidos na membrana basal. A matriz extracelular é um componente NÃO celular da BBB. A matriz contém laminina, fibronectina, Vários tipos colágenos, tenascina e proteoglicanos expressos por pericitos e células endoteliais. O BM fornece suporte mecânico às células que o rodeiam, separando as células endoteliais capilares das células do tecido cerebral. Além disso, fornece substrato para migração celular e também atua como barreira para macromoléculas. A adesão celular ao BM é determinada por integrinas - receptores transmembrana que conectam os elementos do citoxeleto celular com a matriz extracelular. O BM, envolvendo as células endoteliais com uma camada contínua, é a última barreira física ao transporte de grandes substâncias moleculares dentro da BBB.

Pericitos. Os pericitos são células alongadas localizadas ao longo eixo longitudinal os capilares, que com seus numerosos processos cobrem os capilares e as vênulas pós-capilares, estão em contato com as células endoteliais, bem como com os axônios dos neurônios. Os pericitos transmitem impulso nervoso do neurônio para as células endoteliais, o que leva ao acúmulo ou perda de líquido pela célula e, como consequência, à alteração da luz dos vasos sanguíneos. Atualmente os pericitos são considerados elementos celulares pouco diferenciados envolvidos na angiogênese, proliferação endotelial e reações inflamatórias. Eles têm um efeito estabilizador nos vasos recém-formados e interrompem o seu crescimento, afetando a proliferação e migração das células endoteliais.

Astrócitos. O trabalho de todos sistemas de transporte O BBB é controlado por astrócitos. Essas células envolvem os vasos com suas terminações e entram em contato diretamente com as células endoteliais, têm um impacto significativo na formação de junções estreitas entre as células endoteliais e determinam as propriedades das células endoteliais da BBB. Neste caso, as células endoteliais adquirem a capacidade de aumentar a extrusão de xenobióticos do tecido cerebral. Os astrócitos, assim como os pericitos, medeiam sinais regulatórios dos neurônios para as células endoteliais vasculares através de interações purinérgicas e mediadas por cálcio.

Neurônios. Os capilares cerebrais são inervados por norepinefrina, serotonina, colina e neurônios GABAérgicos. Nesse caso, os neurônios fazem parte da unidade neurovascular e têm impacto significativo nas funções da BBB. Eles induzem a expressão de proteínas associadas à BBB nas células endoteliais cerebrais, regulam o lúmen dos vasos cerebrais e a permeabilidade da BBB.

observação! As estruturas listadas acima (1 - 5) constituem a primeira, [ 1 ] físico, ou componente estrutural BBB. Segundo, [ 2 ] componente bioquímico, formado por sistemas de transporte que estão localizados na membrana luminal (voltada para o lúmen do vaso) e abluminal (interna ou basal) da célula endotelial. Os sistemas de transporte podem realizar tanto a transferência de substâncias da corrente sanguínea para o cérebro (influxo) quanto/ou o transporte reverso do tecido cerebral para a corrente sanguínea (efluxo).

Leia também:

artigo " Representações modernas sobre o papel da resistência prejudicada da barreira hematoencefálica na patogênese das doenças do SNC. Parte 1: Estrutura e formação da barreira hematoencefálica" Blinov D.V., GBOU VPO RNIMU im. N.I. Pirogov Ministério da Saúde da Federação Russa, Moscou (revista “Epilepsy and Paroxysmal Conditions” No. 3, 2013) [ler];

artigo “Idéias modernas sobre o papel da resistência prejudicada da barreira hematoencefálica na patogênese das doenças do sistema nervoso central. Parte 2: Funções e mecanismos de danos à barreira hematoencefálica" Blinov D.V., GBOU VPO RNIMU im. N.I. Pirogov Ministério da Saúde da Federação Russa, Moscou (revista “Epilepsy and Paroxysmal Conditions” No. 1, 2014) [ler];

artigo “Funções básicas da barreira hematoencefálica” por A.V. Morgun, estado de Krasnoyarsk Universidade Médica eles. prof. V.F. Voino-Yasenetsky (Siberiano Jornal Médico, nº 2, 2012) [ler];

artigo “Aspectos fundamentais e aplicados do estudo da barreira hematoencefálica” de V.P. Tchekhonin, V.P. Baklaushev, G.M. Yusubalieva, N.E. Volgina, O.I. Gurina; Departamento de Nanobiotecnologias Médicas, Universidade Nacional Russa de Pesquisa Médica. N.I. Pirogov, Moscou; FSBI "Estado Centro de Ciência psiquiatria social e forense com o nome. V.P. Serbsky" do Ministério da Saúde da Federação Russa (revista "Boletim da Academia Russa de Ciências Médicas" No. 8, 2012) [ler];

artigo “A permeabilidade da barreira hematoencefálica é normal, com comprometimento do desenvolvimento cerebral e neurodegeneração” N.V. Kuvacheva et al., Universidade Médica do Estado de Krasnoyarsk em homenagem. Professor V.F. Voino-Yasenetsky Ministério da Saúde da Federação Russa, Krasnoyarsk (Journal of Neurology and Psychiatry, No. 4, 2013) [ler]

leia também a postagem: Unidade neurovascular(para o site)


© Laesus De Liro


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A barreira hematoencefálica é um tipo de barreira que impede a penetração de substâncias tóxicas, microorganismos e antibióticos do sangue no tecido cerebral.
A barreira cerebral é um filtro através do qual substâncias úteis entram no cérebro a partir da artéria e vários resíduos são removidos para o leito venoso. A barreira no caminho para o cérebro é um mecanismo que protege os tecidos de elementos estranhos e regula a invariabilidade da composição do fluido intercelular.

Informações gerais sobre a barreira hematoencefálica

Uma barreira natural ajuda a proteger o tecido cerebral de todos os tipos de corpos estranhos e resíduos tóxicos que penetraram no sangue ou se formaram diretamente no corpo. A barreira retém componentes que podem danificar células muito sensíveis do cérebro e da medula espinhal.
A função da BBB é estabelecer uma espécie de escudo que promova a permeabilidade seletiva.

A barreira natural no caminho para o tecido cerebral permite a passagem de algumas substâncias e é impenetrável para outras. É verdade que a impenetrabilidade desta barreira é relativa e depende da saúde da pessoa, do tempo de permanência e da concentração várias substâncias em seu sangue, de todo tipo razões externas. A própria barreira consiste em vários componentes anatômicos. E eles não apenas protegem o cérebro, mas também monitoram sua nutrição, garantem funções vitais e removem resíduos.

A BBB é um mecanismo que facilita a entrada de substâncias presentes no sangue componentes úteis no líquido cefalorraquidiano e no tecido nervoso. Não se trata de uma coleção de órgãos, mas de um conceito funcional. Maioria substâncias úteis entra no tecido cerebral não pelas rotas do licor, mas através dos capilares.

Fisiologia – como funciona o BBB

A barreira cerebral não é um órgão separado do corpo, mas uma coleção de vários componentes anatômicos. Esses componentes atuam como barreiras e possuem outras propriedades benéficas. Os capilares cerebrais são os primeiros componentes incluídos na estrutura desta barreira peculiar.
A principal tarefa dos capilares cerebrais é levar sangue diretamente ao cérebro humano. Tudo entra no cérebro através das paredes celulares nutrição necessária, e os produtos metabólicos, ao contrário, são excretados. Este processo ocorre continuamente. Mas nem todas as substâncias do sangue conseguem penetrar nessas paredes.

Os capilares cerebrais são uma espécie de linha inicial de defesa. Para algumas substâncias é transitável, mas para outras é semipermeável ou completamente impenetrável. A estrutura dos capilares, ou mais precisamente, sua camada interna, é tal que vários componentes passam do sangue para o líquido cefalorraquidiano através das fissuras entre as células, bem como através das zonas mais finas dessas células.
Além disso, as paredes dos capilares não possuem poros como as células de outros órgãos. Esses elementos são simplesmente empilhados uns sobre os outros. As juntas entre eles são obscurecidas por placas especiais. As lacunas entre as células são muito estreitas. O movimento do fluido dos capilares para o tecido nervoso ocorre através de suas paredes.

A estrutura das células capilares possui algumas características. As células consistem em um conjunto de mitocôndrias, e isso é um sinal dos processos energéticos que ocorrem nelas. Existem poucos vacúolos nas células capilares, especialmente no lado adjacente ao lúmen capilar. Mas na fronteira com a matéria nervosa o seu número é muito maior. E isso indica que a permeabilidade do capilar na direção de sistema circulatório para o tecido cerebral é muito menor do que na direção oposta.

Um papel importante na implementação da tarefa de bloqueio dos capilares é desempenhado por uma membrana muito estável com uma camada de glicocálice localizada sob a cobertura dos elementos endoteliais. E os componentes que compõem essa camada criam uma espécie de rede, que é mais uma barreira para as moléculas dos diferentes componentes. Os capilares cerebrais contêm enzimas que reduzem a atividade de certos componentes químicos que passam do sangue para o tecido cerebral humano.
Mas os capilares por si só não são suficientes para realizar a tarefa de barreira. A segunda linha de obstrução está localizada entre capilares e neurônios. Neste local, a natureza criou o entrelaçamento dos astrócitos com seus processos e a formação de outra camada protetora - a neuroglia.

Quase toda a camada superficial dos capilares cerebrais é coberta graças às ventosas dos astrócitos. Eles também podem expandir o lúmen do capilar ou, inversamente, reduzi-lo. Com a ajuda deles, os neurônios são nutridos. Os pés sugadores retiram do sangue os componentes nutricionais necessários aos neurônios e devolvem os resíduos.
Mas a barreira natural não consiste apenas na neuroglia. As membranas que envolvem o cérebro são caracterizadas por suas propriedades interferentes. conchas moles, bem como os tecidos vasculares de seus ventrículos laterais. A permeabilidade dos tecidos vasculares, ou melhor, dos seus capilares, é muito maior do que a dos capilares cerebrais. E as lacunas entre suas células são muito maiores, mas são fechadas por contatos muito fortes. É aqui que se localiza a terceira etapa do BBB.

A barreira cerebral não apenas protege o cérebro de componentes estranhos e tóxicos presentes no sangue, mas também estabiliza a composição do meio nutriente no qual as células nervosas estão localizadas.

O cérebro recebe os componentes de que necessita para a vida graças aos pés sugadores das células, bem como através do líquido cefalorraquidiano. O cérebro contém regiões extracelulares. E na parte inferior das microssulcas do cérebro existem pequenas passagens que se abrem para as áreas intercelulares. Graças a eles, o fluido nutriente flui para o cérebro e serve de alimento para os neurônios.

Existem 2 maneiras de alimentar o cérebro:
graças a líquido cefalorraquidiano;
através das paredes capilares.

você pessoa saudável A principal via de entrada dos componentes no tecido nervoso é a hematogênica, e a via liquórica é uma via adicional. O BBB decide quais componentes entram no cérebro e quais não.

Permeabilidade da barreira

A barreira cerebral não apenas impede e impede que certas substâncias presentes no sangue cheguem ao cérebro, mas também fornece aquelas necessárias ao metabolismo. tecido nervoso Componentes. Os componentes hidrofóbicos, assim como os peptídeos, movem-se para o tecido cerebral através dos canais da membrana celular, usando vários sistemas de transporte ou difusão.

Existem maneiras de passar pelo BBB:

  1. Intercelular. A essência do sistema: os alimentos nutritivos chegam ao cérebro através das paredes celulares.
  2. Graças aos canais. Existem lacunas na membrana celular - aquaporos. A água entra por eles. Para o glicerol, também existem passagens especiais na superfície das membranas celulares - aquagliceroporinas.
  3. Difusão. O movimento dos componentes pode ocorrer através das membranas celulares e através de contatos intercelulares. Quanto mais lipofílica e menos permeável for uma substância, mais facilmente ela se difunde através da membrana celular.
  4. Difusão (facilitada). Muitos componentes benéficos para o cérebro (vários aminoácidos) são grandes demais para passar através da membrana celular. Para eles, existem transportadores especiais na superfície das células, bem como moléculas de proteínas.
  5. Transportadores ativos. A transferência de diversas substâncias requer gasto de energia celular e é realizada graças a transportadores ativos.
  6. Vesicular. Os componentes benéficos para o cérebro são ligados, movidos para áreas extracelulares e os elementos ligados são liberados.

O BBB está presente em muitas áreas do cérebro. Mas às seis formações anatômicas ele não está lá. Não há barreira no fundo do 4º ventrículo, na glândula pineal, na neuro-hipófise, na lâmina anexa do cérebro, nos órgãos subfornical e subcomissural.
A permeabilidade da barreira natural é determinada pelo estado de saúde humana, bem como pelo conteúdo de hormônios no sangue. Condição dolorosa leva ao aumento da permeabilidade.

Danos ao escudo de barreira ocorrem nas seguintes doenças:

  • infecção bacteriana do sistema nervoso central;
  • vírus;
  • tumores cerebrais;
  • diabetes.

Assim, em uma pessoa saudável, o escudo cerebral funciona perfeitamente e serve como barreira à passagem de diversos componentes para o cérebro. Isso acontece graças aos capilares do cérebro. Suas células não possuem poros. Além disso, a astroglia também desempenha o papel de uma barreira lipídica adicional. As formações polares não passam facilmente pelas barreiras naturais. Mas as moléculas lipofílicas chegam ao cérebro com muita facilidade. A barreira é superada principalmente por difusão ou movimento ativo. Existem áreas do cérebro nas quais a barreira não funciona (parede posterior da glândula pituitária, glândula pineal). Se uma pessoa está doente, a permeabilidade aumenta.

Uso do BBB em farmacologia

A barreira cerebral é seletivamente transponível para diferentes medicação. Para curar doenças cerebrais, os medicamentos devem penetrar no tecido cerebral. E isso nem sempre é possível. Mas durante doenças inflamatórias No cérebro, a permeabilidade da barreira aumenta ligeiramente, fazendo com que por ela passem medicamentos que em condições normais não superariam esse obstáculo.
Durante os processos inflamatórios, é importante superar a barreira bloqueadora. Afinal, é preciso conseguir a penetração das drogas no cérebro. Mas quando um obstáculo natural é superado artificialmente, às vezes não apenas drogas, mas também toxinas prejudiciais entram no cérebro.

EM prática médica a maioria método eficaz o tratamento do cérebro consiste em injetar a droga nos ventrículos do cérebro, ou seja, contornando a barreira.

Os medicamentos que não penetram bem na barreira cerebral podem ser injetados sob as membranas do cérebro. Desta forma, a meningite é tratada, bem como a inflamação do cérebro.
Os medicamentos são desenvolvidos levando em consideração a permeabilidade da barreira cerebral.

Analgésicos sintéticos contendo morfina, ao contrário, são necessários apenas para aliviar a dor de uma pessoa, mas não para passar no BBB. Existem antibióticos que tratam processos inflamatórios que penetram perfeitamente na barreira cerebral. Estes incluem: Nifuratel, Macmiror, Bimaral, Metoclopramida. Os medicamentos passam bem pela barreira: Motilium, Motilak. Ampicilina e Cefazolina apresentam o melhor grau de penetração na barreira cerebral. Capacidade de penetrar no BBB compostos solúveis em gordura muito superior ao das substâncias solúveis em água.

Barreira histohemática -é um conjunto de estruturas morfológicas, mecanismos fisiológicos e físico-químicos que funcionam como um todo e regulam o fluxo de substâncias entre o sangue e os órgãos.

As barreiras histohemáticas estão envolvidas na manutenção da homeostase do corpo e órgãos individuais. Devido à presença de barreiras histohemáticas, cada órgão vive em seu próprio ambiente especial, que pode diferir significativamente da composição dos ingredientes individuais. Existem barreiras particularmente poderosas entre o cérebro, o sangue e o tecido das gônadas, o sangue e a umidade nas câmaras dos olhos e o sangue da mãe e do feto.

As barreiras histohemáticas de diferentes órgãos apresentam diferenças e uma série de características comuns edifícios. O contato direto com o sangue em todos os órgãos possui uma camada de barreira formada pelo endotélio vasos capilares. Além disso, as estruturas do HGB são a membrana basal (camada intermediária) e as células adventícias de órgãos e tecidos (camada externa). As barreiras histohemáticas, alterando sua permeabilidade a diversas substâncias, podem limitar ou facilitar sua entrega ao órgão. São impenetráveis ​​a uma série de substâncias tóxicas, o que demonstra a sua função protetora.

Os mecanismos mais importantes que garantem o funcionamento das barreiras histohemáticas são discutidos posteriormente usando o exemplo da barreira hematoencefálica, cuja presença e propriedades o médico deve levar em consideração com especial frequência ao usar medicação e vários efeitos no corpo.

Barreira hematoencefalica

Barreira hematoencefalicaé um conjunto de estruturas morfológicas, mecanismos fisiológicos e físico-químicos que funcionam como um todo e regulam o fluxo de substâncias entre o sangue e o tecido cerebral.

A base morfológica da barreira hematoencefálica é o endotélio e a membrana basal dos capilares cerebrais, elementos intersticiais e glicocálice, astrócitos da neuroglia, cobrindo toda a superfície dos capilares com suas pernas. Os sistemas de transporte do endotélio das paredes capilares, incluindo transporte vesicular substâncias (pino e exocitose), transporte através de canais com ou sem a participação de proteínas transportadoras, sistemas enzimáticos que modificam ou destroem as substâncias recebidas. Já foi mencionado que sistemas especializados de transporte de água operam no tecido nervoso utilizando as proteínas aquaporinas AQP1 e AQP4. Estes últimos formam canais de água que regulam a formação do líquido cefalorraquidiano e a troca de água entre o sangue e o tecido cerebral.

Os capilares cerebrais diferem dos capilares de outros órgãos porque as células endoteliais formam uma parede contínua. Nos pontos de contato, as camadas externas das células endoteliais se fundem, formando as chamadas “junções estreitas”.

A barreira hematoencefálica desempenha funções protetoras e reguladoras do cérebro. Protege o cérebro da ação de uma série de substâncias formadas em outros tecidos, substâncias estranhas e tóxicas, está envolvido no transporte de substâncias do sangue para o cérebro e é um participante importante nos mecanismos de homeostase do fluido intercelular de o cérebro e o líquido cefalorraquidiano.

A barreira hematoencefálica é seletivamente permeável a várias substâncias. Algumas substâncias biologicamente ativas, como as catecolaminas, praticamente não passam por essa barreira. As únicas exceções são pequenas áreas da barreira na fronteira com a glândula pituitária, glândula pineal e algumas áreas onde a permeabilidade da barreira hematoencefálica para muitas substâncias é alta. Nessas áreas são encontrados canais e lacunas interendoteliais que penetram no endotélio, através dos quais substâncias penetram do sangue para o fluido extracelular do tecido cerebral ou para o próprio cérebro. A alta permeabilidade da barreira hematoencefálica nessas áreas permite substâncias ativas(citocinas) atingem os neurônios do hipotálamo e das células glandulares nas quais o circuito regulador dos sistemas neuroendócrinos do corpo está fechado.

Uma característica do funcionamento da barreira hematoencefálica é a possibilidade de alteração de sua permeabilidade a uma série de substâncias em condições diferentes. Assim, a barreira hematoencefálica é capaz, ao regular a permeabilidade, de alterar a relação entre o sangue e o cérebro. A regulação é realizada alterando o número de capilares abertos, a velocidade do fluxo sanguíneo e as alterações na permeabilidade. membranas celulares, o estado da substância intercelular, a atividade dos sistemas enzimáticos celulares, pino e exocitose. A permeabilidade da BBB pode ser significativamente prejudicada sob condições de isquemia do tecido cerebral, infecção, desenvolvimento processos inflamatórios V sistema nervoso, sua lesão traumática.

Acredita-se que a barreira hematoencefálica, ao mesmo tempo que cria um obstáculo significativo à penetração de muitas substâncias do sangue no cérebro, ao mesmo tempo permite que as mesmas substâncias formadas no cérebro passem bem na direção oposta - do cérebro para o sangue.

A permeabilidade da barreira hematoencefálica a diferentes substâncias varia muito. As substâncias solúveis em gordura, via de regra, penetram na BBB mais facilmente do que as substâncias solúveis em água. O oxigênio penetra facilmente dióxido de carbono, nicotina, etanol, heroína, antibióticos lipossolúveis ( cloranfenicol e etc)

A glicose insolúvel em lipídios e alguns aminoácidos essenciais não podem passar para o cérebro por simples difusão. Os carboidratos são reconhecidos e transportados pelos transportadores especiais GLUT1 e GLUT3. Este sistema de transporte é tão específico que distingue entre estereoisômeros de D- e L-glicose: a D-glicose é transportada, mas a L-glicose não. O transporte de glicose para o tecido cerebral é insensível à insulina, mas é inibido pela citocalasina B.

Os transportadores estão envolvidos no transporte de aminoácidos neutros (por exemplo, fenilalanina). Mecanismos de transporte ativo são usados ​​para transportar diversas substâncias. Por exemplo, devido ao transporte ativo, os íons Na +, K + e o aminoácido glicina, que atua como mediador inibitório, são transferidos contra gradientes de concentração.

Assim, a transferência de substâncias por meio de diversos mecanismos ocorre não apenas por meio de membranas plasmáticas, mas também através das estruturas de barreiras biológicas. O estudo desses mecanismos é necessário para compreender a essência dos processos regulatórios do organismo.

A barreira hematoencefálica é extremamente importante para garantir a homeostase cerebral, mas muitas questões relativas à sua formação ainda não são totalmente compreendidas. Mas já está absolutamente claro que a BBB representa a barreira histohemática mais pronunciada em termos de diferenciação, complexidade e densidade. Sua principal unidade estrutural e funcional são as células endoteliais dos capilares cerebrais.

O metabolismo do cérebro, como nenhum outro órgão, depende de substâncias que entram na corrente sanguínea. Numerosos veias de sangue, garantindo o funcionamento do sistema nervoso, diferenciam-se pelo fato de o processo de penetração das substâncias através de suas paredes ser seletivo. As células endoteliais dos capilares cerebrais estão conectadas entre si por junções estreitas contínuas, de modo que as substâncias só podem passar através das próprias células, mas não entre elas. Adjacentes à superfície externa dos capilares estão as células da glia, o segundo componente da barreira hematoencefálica. Nos plexos coróides dos ventrículos do cérebro base anatômica A barreira são células epiteliais, também firmemente conectadas entre si. Atualmente, a barreira hematoencefálica é considerada não como uma formação anatômica e morfológica, mas como uma formação funcional capaz de passar seletivamente e, em alguns casos, entregar diversas moléculas às células nervosas por meio de mecanismos de transporte ativo. Assim, a barreira desempenha funções regulatórias e protetoras

Existem estruturas no cérebro onde a barreira hematoencefálica está enfraquecida. Este é, em primeiro lugar, o hipotálamo, bem como uma série de formações na parte inferior do 3º e 4º ventrículos - o campo mais posterior (área postrema), órgãos subfornical e subcomissural, bem como o corpo pineal. A integridade da BBB é perturbada durante lesões isquêmicas e inflamatórias do cérebro.

A barreira hematoencefálica é considerada totalmente formada quando as propriedades dessas células satisfazem duas condições. Em primeiro lugar, a taxa de endocitose em fase líquida (pinocitose) neles deve ser extremamente baixa. Em segundo lugar, devem ser formadas junções estreitas específicas entre as células, que são caracterizadas por uma resistência eléctrica muito elevada. Atinge valores de 1000-3000 Ohm/cm 2 para capilares moles meninges e de 2.000 a 8.000 0m/cm2 para capilares cerebrais intraparenquimatosos. Para comparação: o valor médio da resistência elétrica transendotelial dos capilares músculo esqueléticoé de apenas 20 Ohm/cm2.

A permeabilidade da barreira hematoencefálica à maioria das substâncias em em grande medida determinado por suas propriedades, bem como pela capacidade dos neurônios de sintetizar essas substâncias de forma independente. As substâncias que podem superar esta barreira incluem, em primeiro lugar, oxigénio e dióxido de carbono, bem como vários iões metálicos, glicose, aminoácidos essenciais e ácido graxo, necessário para o funcionamento normal do cérebro. O transporte de glicose e vitaminas é realizado por meio de transportadores. Ao mesmo tempo, D e L-glicose têm diferentes taxas de penetração através da barreira - para a primeira é mais de 100 vezes maior. Glicose joga papel principal como em metabolismo energético cérebro e na síntese de vários aminoácidos e proteínas.

O principal fator que determina o funcionamento da barreira hematoencefálica é o nível de metabolismo células nervosas.

Fornecendo neurônios substâncias necessárias realizada não só com a ajuda de capilares sanguíneos adequados para eles, mas também graças aos processos de suavidade e membranas aracnóides, através do qual circula o líquido cefalorraquidiano. O líquido cefalorraquidiano é encontrado na cavidade craniana, nos ventrículos do cérebro e nos espaços entre as membranas do cérebro. Nos humanos, seu volume é de cerca de 100-150 ml. Graças ao líquido cefalorraquidiano, o equilíbrio osmótico das células nervosas é mantido e os produtos metabólicos tóxicos para o tecido nervoso são removidos.

A passagem de substâncias através da barreira hematoencefálica não depende apenas da sua permeabilidade parede vascular(peso molecular, carga e lipofilicidade da substância), mas também na presença ou ausência de sistema de transporte ativo.

As células endoteliais dos capilares cerebrais são ricas no transportador estereoespecífico de glicose independente de insulina (GLUT-1), que garante o transporte dessa substância através da barreira hematoencefálica. A atividade deste transportador pode garantir a entrega de glicose em quantidade 2 a 3 vezes maior do que a exigida pelo cérebro em condições normais.

Características dos sistemas de transporte da barreira hematoencefálica (de acordo com: Pardridge, Oldendorf, 1977)

Em crianças com funcionamento prejudicado deste transportador, redução significativa níveis de glicose no líquido cefalorraquidiano e distúrbios no desenvolvimento e funcionamento do cérebro.

Os ácidos monocarboxílicos (L-lactato, acetato, piruvato), bem como os corpos cetônicos, são transportados por sistemas estereoespecíficos separados. Embora a intensidade do seu transporte seja inferior à da glicose, são um importante substrato metabólico no recém-nascido e durante o jejum.

O transporte de colina para o sistema nervoso central também é mediado por transportadores e pode ser regulado pela taxa de síntese de acetilcolina no sistema nervoso.

As vitaminas não são sintetizadas pelo cérebro e são fornecidas pelo sangue por meio de sistemas de transporte especiais. Apesar de estes sistemas terem uma atividade de transporte relativamente baixa, em condições normais podem transportar a quantidade de vitaminas necessárias ao cérebro, mas a sua deficiência na alimentação pode levar a distúrbios neurológicos. Algumas proteínas plasmáticas também podem atravessar a barreira hematoencefálica. Uma das formas de sua penetração é a transcitose mediada por receptor. É assim que a insulina, a transferrina, a vasopressina e o fator de crescimento semelhante à insulina penetram na barreira. As células endoteliais dos capilares cerebrais possuem receptores específicos para essas proteínas e são capazes de endocitose do complexo proteína-receptor. É importante que, como resultado de eventos subsequentes, o complexo se desintegre, a proteína intacta possa ser libertada no lado oposto da célula e o receptor possa ser reincorporado na membrana. Para proteínas e lectinas policatiônicas, o método de penetração pela BBB também é a transcitose, mas não está associado ao funcionamento de receptores específicos.

Muitos neurotransmissores presentes no sangue não conseguem penetrar na BHE. Assim, a dopamina não possui essa capacidade, enquanto a L-DOPA penetra na BHE utilizando o sistema neutro de transporte de aminoácidos. Além disso, as células capilares contêm enzimas que metabolizam neurotransmissores (colinesterase, GABA transaminase, aminopeptidases, etc.), drogas e substâncias tóxicas, que protegem o cérebro não só dos neurotransmissores que circulam no sangue, mas também das toxinas.

Não é segredo que o corpo deve manter a constância de seu ambiente interno, ou homeostase, gastando energia para isso, caso contrário não será diferente da natureza inanimada. Assim, a pele protege o nosso corpo do mundo exterior ao nível dos órgãos.

Mas acontece que outras barreiras que se formam entre o sangue e certos tecidos também são importantes. Eles são chamados de histohemáticos. Estas barreiras são necessárias por diversas razões. Às vezes é necessário limitar mecanicamente a penetração do sangue nos tecidos. Exemplos de tais barreiras são:

  • barreira hemato-articular - entre o sangue e as superfícies articulares;
  • barreira hemato-oftálmica - entre o sangue e o meio condutor de luz do globo ocular.

Todos sabem por experiência própria que ao cortar carne fica claro que a superfície das juntas está sempre privada de contato com o sangue. Se o sangue flui para a cavidade articular (hemartrose), contribui para o seu crescimento excessivo ou anquilose. É claro por que é necessária uma barreira hemato-oftálmica: dentro do olho existem meios transparentes, por exemplo, vítreo. Sua tarefa é absorver o mínimo possível a luz que passa. Se não houver essa barreira, o sangue penetrará no corpo vítreo e seremos privados da capacidade de ver.

O que é o BBB?

Uma das barreiras histohemáticas mais interessantes e misteriosas é a barreira hematoencefálica, ou a barreira entre o sangue capilar e os neurônios do sistema nervoso central. Na linguagem moderna e informativa, existe uma “conexão completamente segura” entre os capilares e a substância do cérebro.

O significado da barreira hematoencefálica (abreviatura - BBB) é que os neurônios não entram em contato direto com a rede capilar, mas interagem com os capilares fornecedores por meio de “intermediários”. Esses mediadores são astrócitos ou células neurogliais.

A neuroglia é um tecido auxiliar do sistema nervoso central que desempenha diversas funções, como sustentação, sustentação dos neurônios, e trófica, nutrindo-os. EM nesse caso, os astrócitos retiram diretamente do capilar tudo o que os neurônios precisam e repassam para eles. Ao mesmo tempo, eles controlam que substâncias nocivas e estranhas não entrem no cérebro.

Assim, não apenas diversas toxinas, mas também muitos medicamentos não passam pela barreira hematoencefálica, e isso é objeto de pesquisa Medicina moderna, já que a cada dia aumenta o número de medicamentos registrados para o tratamento de doenças cerebrais, além de antibacterianos e medicamentos antivirais, tudo está aumentando.

Um pouco de história

O famoso médico e microbiologista Paul Ehrlich tornou-se celebridade mundial graças à invenção do salvarsan, ou medicamento nº 606, que se tornou o primeiro medicamento, embora tóxico, mas eficaz para o tratamento da sífilis crônica. Este medicamento continha arsénico.

Mas Ehrlich também fez muitas experiências com corantes. Ele tinha certeza de que, assim como a tinta adere firmemente ao tecido (índigo, roxo, carmim), ela irá aderir a um microrganismo patogênico, assim que tal substância for encontrada. É claro que não deve apenas estar firmemente fixado à célula microbiana, mas também ser letal para os micróbios. Sem dúvida, o fato de ele ter se casado com a filha de um famoso e rico fabricante de têxteis “colocou lenha na fogueira”.

E Ehrlich começou a fazer experiências com vários corantes muito venenosos: anilina e tripano.

Ao dissecar animais de laboratório, ele se convenceu de que o corante penetrava em todos os órgãos e tecidos, mas não conseguia se difundir (penetrar) no cérebro, que permanecia pálido.

A princípio, suas conclusões estavam incorretas: ele presumiu que o corante simplesmente não manchava o cérebro porque continha muita gordura e repelia o corante.

E então as descobertas que precederam a descoberta da barreira hematoencefálica choveram como se de uma cornucópia, e a própria ideia gradualmente começou a tomar forma nas mentes dos cientistas. Os seguintes experimentos foram de maior importância:

  • se o corante for injetado por via intravenosa, o máximo que ele pode manchar são os plexos coróides coróides dos ventrículos do cérebro. Então “o caminho está fechado” para ele;
  • se o corante fosse injetado à força no líquido cefalorraquidiano por meio de uma punção lombar, o cérebro ficava manchado. No entanto, o corante não “saiu” do líquido cefalorraquidiano e os tecidos restantes permaneceram incolores.

Depois disso, era completamente lógico supor que o líquido cefalorraquidiano é um líquido que está “do outro lado” da barreira, a tarefa principal que é proteger o sistema nervoso central.

O termo BBB apareceu pela primeira vez em 1900, há cento e dezesseis anos. Em inglês literatura médicaé chamada de “barreira hematoencefálica” e em russo o nome criou raízes na forma de “barreira hematoencefálica”.

Posteriormente, esse fenômeno foi estudado com detalhes suficientes. Antes da Segunda Guerra Mundial, surgiram evidências de que existe uma barreira hematoencefálica e hematoencefálica, e também uma variante hematoneural, que não está no sistema nervoso central, mas está localizada nos nervos periféricos.

Estrutura e funções da barreira

Nossa vida depende do bom funcionamento da barreira hematoencefálica. Afinal, nosso cérebro consome um quinto da quantidade total de oxigênio e glicose e, ao mesmo tempo, seu peso não é 20% do peso corporal total, mas cerca de 2%, ou seja, o consumo de nutrientes e oxigênio pelo cérebro é 10 vezes maior que a média aritmética.

Ao contrário, por exemplo, das células do fígado, o cérebro funciona apenas “com oxigênio”, e a glicólise aeróbica é a única variante possível existência de todos os neurônios sem exceção. Se o fornecimento de neurônios parar dentro de 10 a 12 segundos, a pessoa perde a consciência e, após a circulação sanguínea parar, fica em um estado morte clínica, as chances de restauração completa da função cerebral existem apenas por 5 a 6 minutos.

Este tempo aumenta com o forte resfriamento do corpo, mas na temperatura corporal normal, a morte final do cérebro ocorre após 8 a 10 minutos, portanto, apenas a atividade intensa do BBB nos permite estar “em forma”.

Sabe-se que muitos doenças neurológicas desenvolvem-se apenas pelo fato de a permeabilidade da barreira hematoencefálica estar prejudicada, no sentido de seu aumento.

Não entraremos em detalhes sobre a histologia e bioquímica das estruturas que compõem a barreira. Observemos apenas que a estrutura da barreira hematoencefálica inclui uma estrutura especial de capilares. São conhecidas as seguintes características que levam ao aparecimento de uma barreira:

  • junções estreitas entre as células endoteliais que revestem os capilares por dentro.

Em outros órgãos e tecidos, o endotélio capilar é feito “descuidadamente”, e existem grandes lacunas entre as células por onde ocorre a livre troca de fluido tecidual com o espaço perivascular. Onde os capilares formam a barreira hematoencefálica, as células endoteliais estão localizadas muito firmemente e a tensão não é quebrada;

  • estações de energia – as mitocôndrias nos capilares excedem necessidade fisiológica naqueles de outros locais, pois a barreira hematoencefálica exige muita energia;
  • a altura das células endoteliais é significativamente menor do que nos vasos de outras localizações, e o número de enzimas de transporte no citoplasma celular é muito maior. Isto permite-nos atribuir um grande papel ao transporte citoplasmático transmembrana;
  • o endotélio vascular em sua profundidade contém uma membrana basal densa, formadora de esqueleto, à qual os processos dos astrócitos são adjacentes externamente;

Além das características do endotélio, fora dos capilares existem células auxiliares– pericitos. O que é pericito? Esta é uma célula que pode regular o lúmen do capilar externamente e, se necessário, pode ter as funções de um macrófago para capturar e destruir células nocivas.

Portanto, antes de chegar aos neurônios, podemos notar duas linhas de defesa da barreira hematoencefálica: A primeira são as junções estreitas das células endoteliais e o transporte ativo, e a segunda é a atividade macrófaga dos pericitos.

Além disso, a barreira hematoencefálica inclui um grande número de astrócitos, que constituem a maior massa dessa barreira histohemática. São pequenas células que circundam os neurônios e, por definição de sua função, podem fazer “quase tudo”.

Eles trocam constantemente substâncias com o endotélio, controlam a segurança das junções oclusivas, a atividade dos pericitos e o lúmen dos capilares. Além disso, o cérebro precisa de colesterol, mas ele não consegue penetrar do sangue para o líquido cefalorraquidiano ou passar pela barreira hematoencefálica. Portanto, os astrócitos assumem sua síntese, além das funções principais.

A propósito, um dos fatores na patogênese da esclerose múltipla é a mielinização prejudicada de dendritos e axônios. E para a formação da mielina é necessário o colesterol. Portanto, está estabelecido o papel da disfunção da BHE no desenvolvimento de doenças desmielinizantes, e em Ultimamente está sendo estudado.

Onde não há barreiras

Existem locais no sistema nervoso central onde a barreira hematoencefálica não existe? Pareceria impossível: tanto esforço foi feito para criar vários níveis de protecção contra substâncias nocivas externas. Mas acontece que em alguns lugares o BBB não constitui um “muro” único de proteção, mas há buracos nele. Eles são necessários para aquelas substâncias que são produzidas pelo cérebro e enviadas para a periferia como comandos: são os hormônios hipofisários. Portanto, existem áreas livres, apenas na zona da hipófise e epífise. Eles existem para permitir que hormônios e neurotransmissores passem livremente para o sangue.

Existe outra zona livre da BBB, que está localizada na região da fossa romboide ou na parte inferior do 4º ventrículo do cérebro. O centro do vômito está localizado ali. Sabe-se que o vômito pode ocorrer não apenas por irritação mecânica parede de trás faringe, mas também na presença de toxinas que entraram no sangue. Portanto, é nesta área que existem neurônios especiais que “monitoram” constantemente a qualidade do sangue em busca de substâncias nocivas.

Assim que sua concentração atinge determinado valor, esses neurônios são ativados, causando sensação de náusea e depois vômito. Para ser justo, é preciso dizer que o vômito nem sempre está associado à concentração de substâncias nocivas. Às vezes, com um aumento significativo pressão intracraniana(com hidrocefalia, meningite) o centro do vômito é ativado devido ao excesso de pressão direto durante o desenvolvimento da síndrome