De blod-hjerne barriere fungerer som en naturlig barriere mellom det sentrale nervesystemet (CNS) og blodbanen. Den tillater kun selektiv transport av stoffer. Forstyrrelse av blod-hjerne barriere kan føre til alvorlig hjernesykdom.
Hva er blod-hjerne-barrieren?
De blod-hjerne barriere avgrenser miljøforholdene i hjernen og i blodet. Svært komplekse og finjusterte prosesser finner sted i hjernen, hvis forstyrrelse vil få uberegnelige konsekvenser. De blod-hjerne barriere sørger derfor for beskyttelse av CNS fra patogener, giftstoffer, antistoffer, leukocytter, fra påvirkning av nevrotransmittere i blodet, og fra endringer i PH-nivåer. Samtidig er det nødvendig å sikre at CNS tilføres de grunnleggende næringsstoffene og stoffene som er nødvendige for dets funksjon. Det samme gjelder fjerning av nedbrytningsprodukter fra hjernemetabolismen. Derfor er barrieren ikke helt hermetisk, men selektiv permeabel. Transporten av viktige stoffer mellom blodbanen og hjernen reguleres av passive og aktive diffusjonsprosesser så vel som selektive kjemiske prosesser. Vital molekyler, Eksempel Vann, oksygen, og viktige næringsstoffer, kan passere gjennom blod-hjerne barriere uten begrensning.
Anatomi og struktur
De blod-hjerne barriere består av endotelceller, pericytter og astrocytter. Endotelcellene danner det innerste vegglaget i kapillærene. Blant annet regulerer disse cellene utvekslingen av stoffer mellom vev og blod. I blod-hjerne-barrieren har endotelcellene såkalte tette kryss. Dette er smale membranbånd proteiner som forbinder endotelcellene så tett at de danner et lag ugjennomtrengelig for mange stoffer. Bare veldig liten molekyler kan diffundere gjennom dette laget. Utveksling av stoffer mellom cellen og det intercellulære rommet forhindres således i stor grad. Pericytes, i sin tur, ligger på den ytre veggen av kapillærene og er bindevev celler. De er koblet til endotelcellene via celle-cellekanaler, gap-kryssene. Samspillet mellom begge celletyper via disse kanalene styrer membranpotensialet, som er ansvarlig for selektiv diffusjon av stoffer. Astrocytter, som såkalte edderkoppceller, utgjør flertallet av gliaceller som finnes i CNS. De forsyner nevronene med næringsstoffer via kontaktene til blodåre. Reseptorer for nevrotransmittere er plassert i membranen. De induserer og opprettholder samtidig blod-hjerne-barrieren gjennom membrana limitans glialis perivascularis (en begrensende membran som omgir blodet fartøy av hjernen).
Funksjon og oppgaver
I tillegg til sin beskyttende funksjon for CNS mot skadelig påvirkning, regulerer blod-hjerne-barrieren også transportprosessene mellom blodbanen og hjernen. Dermed er det forskjellige fysiske og kjemiske prosesser som styrer denne transporten. De fleste løselige stoffer som i det hele tatt kan krysse denne barrieren, passerer gjennom diffusjon. Siden blod-hjerne-barrieren er tett forseglet av tette kryss, kan diffusjon ikke skje via intercellulære spalter som i andre organer. Via kapillær fartøy i hjernen, kan stoffer bare sendes med transmembrantransport. Gratis diffusjon representerer den enkleste formen for denne transporten. Liten lipofil molekyler kan passivt diffundere gjennom cellemembranene til epitel og til og med gjennom tette kryss. Små polare molekyler, som f.eks Vann, er underlagt kanalmediert permeabilitet. Visse kanaler proteiner, akvaporiner, formidler transport av Vann over blod-hjerne-barrieren og dermed samtidig regulere vannet balansere av hjernen. For store og polære, men vitale næringsmolekyler, for eksempel glukose eller mange aminosyrer, er det visse transportmolekyler som letter diffusjonen av de tilsvarende stoffene. Siden det ikke kreves energi for disse former for diffusjon, er de passive diffusjoner. Imidlertid er det også stoffer som bare kan transporteres ved bruk av ATP, dvs. ved å tilsette energi. Aktive transportører er såkalte "pumper" som transporterer underlagene med energiinntak selv mot konsentrasjon gradient. Utvalgte molekyler krysser også blod-hjerne-barrieren ved hjelp av spesielle reseptorer som er spesielt ansvarlige for deres transport.
Sykdommer
Forstyrrelse av blod-hjerne-barrieren kan føre til forskjellige nevrologiske sykdommer. Innledende sykdommer, som f.eks diabetes mellitus, betennelse i hjernen, eller hjernesvulster, skader ofte denne barrieren. Langsiktige konsekvenser er hjerneskade. Sikker patogener kan krysse blod-hjerne-barrieren. Disse inkluderer HI-viruset. Noen bakterie, som Escherichia coli, overvinner også noen ganger beskyttelsesmekanismene i barrieren ved å frigjøre spesielle giftstoffer. Hvis celler for kroppens eget immunforsvarssystem overvinner blod-hjerne-barrieren, er det kliniske bildet av multippel sklerose kan utvikle seg. Studier har vist at nevrodegenerative sykdommer, som f.eks Alzheimers, også føre til at barrieren mellom hjernen og blodet blir gjennomtrengelig. Dette kan være utgangspunktet for omfattende død av hjerneceller. En viktig risikofaktor for nevrologisk sykdom er kjent for å være alkohol misbruke. Kronisk alkohol forbruk skader blod-hjerne-barrieren med uberegnelige konsekvenser. Dysfunksjon av barrieren favoriserer bakterielle infeksjoner og autoimmunologisk induserte inflammatoriske responser i hjernen. Nikotin misbruk er også en risikofaktor med hensyn til skade på blod-hjerne-barriere. Nikotin fremmer hjerte- og karsykdommer, som igjen har stor innvirkning på hjernens ytelse. Røykere har høyere risiko for å utvikle bakterier hjernehinnebetennelse. Studier har vist at strukturen til blod-hjerne-barrieren endres av nikotin. Det tette krysset proteiner fordeler seg annerledes og kan ikke lenger fullføre sin funksjon. Påvirkning av elektromagnetisk stråling på blod-hjerne-barrieren blir også diskutert. Det er negativt Helse effekter er dokumentert for megahertz til gigahertz området for høye energitettheter. Den høye energien tetthet of elektromagnetisk stråling fører til en målbar oppvarming i det berørte vevet. Det gjenstår å undersøke i hvilken grad oppvarming skader blod-hjerne-barrieren.
Typiske og vanlige hjernesykdommer.
- Demens
- Creutzfeldt-Jakob sykdom
- Minnehull
- Hjerneblødning
- Meningitt
