Гистология гематоэнцефалического барьера

Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) – нейроваскулярная структура, которая играет ведущую роль в обеспечении защиты нервных клеток от повреждения, поэтому относится к значимым факторам поддержания гомеостаза мозга. Основные функции – локальная регуляция церебрального кровотока с учетом текущих потребностей разных участков мозга и защита ЦНС от проникновения чужеродных веществ, в том числе некоторых патогенных микроорганизмов.

Характеристика

ГЭБ в медицине – это мозговая структура, образованная клетками разного типа, в том числе нейронами (электрически возбудимые клеточные элементы), астроцитами (глиальные клеточные элементы), перицитами (клеточные элементы соединительной ткани), эндотелиоцитами (клеточные элементы мезенхимного происхождения).

Это высокоорганизованная, многофункциональная система, которая присутствует в микроциркуляторном церебральном русле с диаметром сосудов меньше 100 мкм (капилляры). По данным гистологии, эндотелиоциты, входящие в состав гематоэнцефалического барьера, расположенные в церебральных капиллярах, анатомически и функционально связаны с клетками других типов.

Они играют ключевую роль в создании препятствия для проникновения посторонних соединений. Эндотелиоциты церебральных капилляров отличаются от аналогичных клеточных элементов в составе других тканей и органов. Отличительные особенности церебральных эндотелиоцитов:

1. Увеличенное содержание митохондрий (органелла с двумя мембранами).
2. Отсутствие фенестраций (неполных удвоений сосуда с единым началом и концом) капилляров.
3. Повышенная устойчивость к воздействию электрических стимулов.
4. Пиноцитозная активность (захват окружающей жидкости клеточной поверхностью) на минимальном уровне.
5. Формирование плотных межклеточных контактов.

Протекторную функцию эндотелиоцитов также обеспечивают факторы – уникальный набор рецепторов, комбинация транспортных белков, комплекс помп неселективного типа. Рассматривая гистологическое строение гематоэнцефалического барьера, следует выделить другие клеточные элементы, например, перициты – удлиненные элементы с многочисленными отростками, которые пролегают вдоль капиллярной оси.

Многочисленные отростки направлены к капиллярам и посткапиллярным (образованным слиянием нескольких капилляров) венулам. Взаимодействуют с эндотелиальными клеточными элементами и аксонами, отходящими от нейронов симпатического отдела вегетативной системы. Передают импульсы от нейронов эндотелиоцитам, что обуславливает регуляцию процесса аккумуляции или потери жидкости клеточными элементами.

В результате происходит расширение или сужение сосудистого русла. Оказывают стабилизирующее действие на вновь сформировавшиеся сосуды, замедляют их дальнейший рост. Увеличение концентрации перицитов на фоне аккумуляции матричных белков за пределами клетки приводит к окончательному созреванию сосудов и стабилизации их состояния.

Снижение количества перицитов сопровождается увеличенной проницаемостью гематоэнцефалического комплекса, что связано с эндотелиальной гиперплазией (патологическая пролиферация клеток эндотелия), патологической васкуляризацией (образование новых сосудов) мозгового вещества Гематоэнцефалический барьер головного мозга состоит из клеток разного типа, которые выполняют разные задачи.

Основная функция астроцитов – координация работы транспортных систем внутри структуры. Отростки астроцитов направлены к сосудам и взаимодействуют с эндотелиоцитами, влияя на их активность. Исследования показывают, астроциты определяют функциональные характеристики эндотелиоцитов и влияют на процесс развития ткани, образующей сосуды микроциркуляторного русла.

Таким способом астроциты регулируют степень проницаемости ГЭБ. Влияние астроцитов на эндотелиоциты прослеживается в стимуляции такого свойства, как выталкивание ксенобиотиков (чужеродных химических соединений) из нервной ткани. Исследования показывают, увеличение количества астроцитов в комплексе ГЭБ способствует понижению проницаемости для чужеродных организму соединений.

Астроциты выполняют функции посредников, которые осуществляют связь нейронов, передающих управляющие сигналы, и эндотелиоцитов. Взаимодействие астроцитов и эндотелиоцитов осуществляется через кальций-опосредованные каналы. Передача импульсов от нейронов эндотелиоцитам также выполняется пуринергическим способом передачи – посредством пуриновых нуклеотидов и нуклеозидов.

Астроциты в составе гемато-энцефалического барьера продуцируют нейроактивные компоненты – нейропептиды (регулируют физиологические функции), факторы роста (соединения, стимулирующие рост и пролиферацию клеточных элементов), стероиды (участвуют в регуляции физиологических, молекулярных функций и процессе обмена веществ), эйкозаноиды (окисленные производные жирных кислот).

Большое количество астроцитов, окружающих сосуды, связано с увеличенной потребностью нейронов в питании. Астроциты стимулирующим образом воздействуют на транспорт глюкозы, преобразуют глюкозу в лактат, контролируют доставку лактата к нейронам. Капилляры мозгового вещества иннервируются нейронами холинергической, ГАМК-ергической, серотонинергической и других рецепторных систем.

Нейроны в составе ГЭБ определяют функции нейроваскулярной структуры, что, например, проявляется в таком процессе, как стимуляция синтеза белков в эндотелиоцитах. Межклеточные соединения ГЭБ представлены плотными контактами и контактами сцепления. Плотные контакты, представленные непрерывной линией, образуются благодаря тесному взаимодействию отдельных эндотелиоцитов.

Наличие плотных контактов – фенотипическая особенность гематоэнцефалического барьера, который условно разделяет ткани ЦНС и кровеносную систему организма. Плотные контакты образую физическую преграду для чужеродных соединений, ограничивают транспорт молекул через межклеточное пространство, что приводит к увеличению транспорта через клеточную цитоплазму.

Контакты сцепления поддерживают устойчивые связи между эндотелиоцитами. Они участвуют в сдерживании роста сосудов посредством контактного взаимодействия, тормозят процессы реваскуляризации (восстановление, образование нового капиллярного русла). Контакты сцепления образованы трансмембранными белками.

Структура, аналогичная ГЭБ – гемато-тимусный барьер, который представляет собой физиологическое препятствие между кровеносной системой и тимусом (орган иммунной системы), располагается в корковом слое вилочковой железы, предотвращает воздействие антигенов, циркулирующих в крови, на процесс созревания Т-лимфоцитов.

Изучение особенностей проницаемости ГЭБ имеет значение в контексте выбора антибактериальной терапии при нейроинфекциях (менингит, энцефалит). Лечение инфекций ЦНС предполагает необходимость проникновения антибиотиков в мозговое вещество. Антибиотики, проходящие через гематоэнцефалический барьер и проникающие в ткани мозга, обеспечивают терапевтическое действие.

Врачи подчеркивают важность понимания гистологии гематоэнцефалического барьера для диагностики и лечения неврологических заболеваний. Этот барьер, состоящий из эндотелиальных клеток, а также астроцитов и перицитов, играет ключевую роль в защите центральной нервной системы от токсинов и патогенов. Однако его проницаемость может изменяться при различных патологиях, таких как инсульт, рассеянный склероз и опухоли мозга. Специалисты отмечают, что изучение микроструктуры и функциональных особенностей барьера позволяет разрабатывать новые терапевтические подходы, направленные на восстановление его целостности и улучшение доставки лекарств в мозг. Таким образом, гистология гематоэнцефалического барьера становится важным направлением в современной медицине, открывающим новые горизонты для лечения сложных заболеваний.

Гемато-энцефалический барьер (ГЭБ), Ликвор, Гемато-ликворный барьер (ГЛБ)

Функции

Гематоэнцефалический барьер – это такое образование в пределах мозга, которое выполняет защитную функцию, что выражается в препятствовании прохождению нейротоксических веществ, негативно влияющих на структуры ЦНС. Другие функции связаны с регуляцией церебрального кровотока и метаболических процессов в нейронах и синаптических контактах.

Одна из основных задач ГЭБ – задержка веществ, поступающих извне или образующихся в организме, способных повредить клетки нервной ткани. Гематоэнцефалический барьер невозможно назвать непреодолимой преградой для нейротоксических веществ, структура защищает нервную ткань относительно. Степень надежности защитной функции зависит от факторов:

• Количество (уровень) содержащихся в крови нейротоксических веществ.
• Общее состояние здоровья человека.
• Длительность нахождения вредных веществ в организме.
• Влияние внешней среды.

Принцип действия ГЭБ основан на совокупном участии в обороне клеточных элементов и межклеточных контактов, которые ограничивают перемещение водорастворимых соединений, замедляют эндоцитоз (процесс захвата клеткой внешнего материала) и трансцитоз (перенос веществ через клетку).

Гематоэнцефалический барьер координирует деятельность мозговых структур, обеспечивает питание нервных клеток и выведение вторичных продуктов жизнедеятельности. В физиологии главная функция ГЭБ определяется, как поддержание гомеостаза (саморегуляция, способность обеспечивать постоянство физиологического состояния) нервной ткани.

ГЭБ препятствует попаданию в мозг эндотоксинов и экзотоксинов, обеспечивает транспорт питательных веществ, необходимых для функциональной активности нейронов, поддержания энергетического баланса нервных клеток и их пластического потенциала. Функция ГЭБ заключается в противостоянии воздействию токсичных соединений, предотвращении их проникновения из капилляров в мозговое вещество.

Гистология гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) вызывает живой интерес среди специалистов в области нейробиологии и медицины. Многие исследователи отмечают, что этот барьер играет ключевую роль в защите мозга от токсинов и патогенов, обеспечивая при этом необходимый обмен веществ. В обсуждениях часто упоминается, что структура ГЭБ включает эндотелиальные клетки, которые плотно соединены между собой, что препятствует свободному проходу веществ. Однако, несмотря на свою защитную функцию, ГЭБ также может стать препятствием для доставки лекарств, что вызывает озабоченность у фармакологов. Некоторые ученые подчеркивают необходимость дальнейших исследований, чтобы лучше понять механизмы проницаемости барьера и разработать эффективные методы доставки терапевтических средств в мозг. В целом, мнения о ГЭБ варьируются от восхищения его сложностью до настороженности в отношении его роли в патологиях нервной системы.

Патологии

Нарушение деятельности гематоэнцефалического барьера связывают с развитием многих патологий ЦНС, что подтверждает такую его функцию, как защита нервной ткани от повреждений. Нарушение проницаемости ГЭБ участвует в патогенезе заболеваний:

1. Эпилепсия.
2. Опухолевые процессы.
3. Сосудистые патологии.
4. Нейродегенеративные процессы.
5. Гипоксически-ишемическое повреждение нервной ткани.
6. Демиелинизирующие процессы.

Например, раковые клетки проникают в мозг при помощи молекул микроРНК, которые разрушают плотные контакты между эндотелиоцитами, что приводит к увеличению проницаемости ГЭБ. Усиление прохождения чужеродных соединений через гистогематический барьер – это фактор интенсивного развития патологического процесса при черепно-мозговых и родовых травмах. Выделяют механизмы транспорта веществе через клеточную мембрану в пределах ГЭБ:

• Простая диффузия (молекулы и ионы движутся через отверстия в клеточной мембране или через межклеточное пространство без участия переносчиков).
• Облегченная диффузия при взаимодействии с переносчиком.
• Транспорт, поддерживаемый переносчиком (например, эндоцитоз – захват клеткой внешнего материала).
• Эффлюксный транспорт (передвижение молекул и ионов при участии эффлюксных белков-транспортеров).

Основные механизмы нарушения деятельности ГЭБ связаны с физическим повреждением нейроваскулярного комплекса, разъединением плотных контактов, сформированных между эндотелиоцитами, повреждением токсического генеза клеточных мембран астроцитов и эндотелиоцитов.

Разъединение плотных контактов сопровождается отеком и расширением диаметра конечных ответвлений астроцитов. Подобный механизм увеличения проницаемости ГЭБ типичен для нарушения мозгового кровотока, протекающего в острой форме, инсульта, асфиксии (удушья) новорожденных. Последние исследования демонстрируют аналогичное развитие патогенетического процесса при эпилепсии.

Повреждение клеточных мембран происходит вследствие воздействия токсинов разного типа, что приводит к нарушению транспорта через мембранный комплекс. Подобные нарушения деятельности ГЭБ происходят на фоне нейроинфекций, алкогольной энцефалопатии, протекающей в острой форме, и других патологиях, сопровождающихся обширным инфекционно-токсическим шоком и ДВС-синдромом.

Механическое повреждение структур ГЭБ происходит при черепно-мозговых и родовых травмах, опухолевых очагах, интенсивно разрастающихся в тканях мозга. Прорыв целостности ГЭБ всегда сопровождается мозговым отеком, что нередко ассоциируется с угрозой для жизни.

Гематоэнцефалический барьер – нейроваскулярный комплекс, состоящий из клеток разного типа, призванный поддерживать гомеостаз мозга и защищать нервную ткань от нейротоксического воздействия чужеродных веществ.

Гематоэнцефалический барьер

Вопрос-ответ

Чем образован гематоэнцефалический барьер?

Он образован эпителиальными клетками с плотными контактами, выстилающими сосудистое сплетение желудочков мозга. Гематоликворный барьер также играет свою роль в поддержании гомеостаза мозга. Через него из крови в омывающую мозг спинномозговую жидкость поступают витамины, нуклеотиды и глюкоза.

ГЕМАТО-ЭНЦЕФАЛИЧЕСКИЙ БАРЬЕР (ГЭБ) | Нейрофизиология

Что проникает через гематоэнцефалический барьер?

Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) осуществляет активное взаимодействие между кровотоком и ЦНС. Наличие такого барьера, с одной стороны, ограничивает транспорт из крови в мозг потенциально токсичных и опасных веществ, с другой – обеспечивает транспорт газов, питательных веществ к мозгу и удаление метаболитов.

Где происходит нарушение гематоэнцефалического барьера?

ПЛ ограничена локализацией в ЦНС и/или глазах и обычно первоначально подвергается лечению внутривенным МТХ и облучению всего головного мозга. Интактный ГЭБ ограничивает диффузию МТХ в мозг и ткань опухоли. С нарушением ГЭБ увеличивается проникновение лекарственного препарата в область головного мозга и к опухоли.

Какая клетка нервной ткани участвует в образовании гематоэнцефалического барьера?

Эпендимоциты 1 типа — лежат на базальной мембране мягкой мозговой оболочки и участвуют в образовании гематоэнцефалического барьера. Эпендимоциты 2 типа — выстилают желудочки мозга и спинномозговой канал, на апикальной части имеют реснички по направлению тока ликвора.

Советы

СОВЕТ №1

Изучайте анатомию и физиологию центральной нервной системы, чтобы лучше понять, как гематоэнцефалический барьер функционирует и какие факторы могут его нарушать. Это поможет вам глубже осознать важность этого барьера для защиты мозга.

СОВЕТ №2

Обратите внимание на современные исследования и технологии, связанные с гематоэнцефалическим барьером. Новые методы визуализации и молекулярной терапии могут значительно изменить подходы к лечению заболеваний, связанных с нарушением этого барьера.

СОВЕТ №3

Изучайте влияние различных веществ и лекарств на гематоэнцефалический барьер. Понимание того, какие препараты могут преодолевать этот барьер, поможет вам лучше ориентироваться в вопросах лечения неврологических заболеваний.

СОВЕТ №4

Следите за новыми публикациями и конференциями в области нейробиологии и гистологии. Это позволит вам оставаться в курсе последних достижений и открытий, связанных с гематоэнцефалическим барьером и его ролью в здоровье человека.