Τι είναι ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός;
Τα τριχοειδή αγγεία του εγκεφάλου είναι του τύπου των συνεχών τριχοειδών.
Τα ενδοθηλιακά κύτταρα του τοιχώματος των τριχοειδών αυτών συνδέονται μεταξύ τους και σε εκτεταμένες συχνά θέσεις με αποφρακτικές ζώνες, ενώ ο βασικός υμένας, πάνω στον οποίο στηρίζονται, είναι συνεχής και χωρίζει τα ενδοθηλιακά κύτταρα από τις γύρω αποφυάδες των αστροκυττάρων.
Κλινικές παρατηρήσεις και πειραματικά ευρήματα, αποδεικνύουν ότι το κυανό του τρυπανίου μετά από ενδοφλέβια ένεση εμφανίζεται στους μεσοκυττάριους χώρους όλων των ιστών, εκτός από από το νευρικό ιστό του κεντρικού συστήματος και αυτό αποδεικνύει ότι το τοίχωμα των τριχοειδών αποτελεί, εξαιτίας της κατασκευής του (παρουσία αποφρακτικών ζωνών και λίγων πινοκυτταρικών κυστιδίων στο κυτταρόπλασμα των ενδοθηλιακών κυττάρων), φραγμό ανάμεσα στο αίμα και το νευρικό ιστό.
Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός (blood-barrier) παρεμποδίζει τη δίοδο στο νευρικό ιστό πολλών ουσιών και το προστατεύει από τυχόν μεταβολές της συνθέσεως του αίματος και από πιθανή εισβολή τοξικών ουσιών. Η διάχυση, όμως, των αερίων και πολλών συστατικών απλών διαλυμάτων, βασικών για τη θρέψη των νευρώνων γίνεται με ευκολία.
Τα αστροκύτταρα τύπου 1 περιβάλλουν τα τριχοειδή αγγεία στον εγκέφαλο.
Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός είναι ένας εξαιρετικά εκλεκτικός φραγμός διαπερατότητας που χωρίζει την κυκλοφορία του αίματος από το εξωκυτταρικό υγρό του εγκεφάλου στο κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ). Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός σχηματίζεται από ενδοθηλιακά κύτταρα του εγκεφάλου, τα οποία είναι συνδεδεμένα με στενές συνδέσεις, με εξαιρετικά υψηλή ηλεκτρική αντίσταση τουλάχιστον 0,1 Ω⋅m. Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός επιτρέπει τη διέλευση του νερού, μερικών αερίων, και λιπιδίων με παθητική διάχυση. Επίσης, γίνεται και επιλεκτική μεταφορά μορίων, όπως η γλυκόζη και τα αμινοξέα τα οποία είναι ζωτικής σημασίας για την νευρική λειτουργία. Από την άλλη πλευρά, Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός μπορεί να εμποδίσει την είσοδο των λιπόφιλων, νευροτοξινών μέσω ενός δραστικού μηχανισμού μεταφοράς που διαμεσολαβείται από την Ρ-γλυκοπρωτεΐνη. Τα αστροκύτταρα είναι αναγκαία για να δημιουργηθεί το φράγμα αίματος-εγκεφάλου. Ένας μικρός αριθμός περιοχών του εγκεφάλου, συμπεριλαμβανομένων των περικοιλιακών οργάνων, δεν έχουν αιματοεγκεφαλικό φραγμό.
Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός εμφανίζεται κατά μήκος όλων των τριχοειδών και αποτελείται από στενές συνδέσεις γύρω από τα τριχοειδή αγγεία που δεν υπάρχουν στη φυσιολογική κυκλοφορία. Τα ενδοθηλιακά κύτταρα περιορίζουν τη διάχυση μικροσκοπικών μορίων (π.χ. βακτήρια) και των μεγάλων ή υδρόφιλων μορίων μέσα στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό, ενώ επιτρέπουν την διάχυση μικρών υδρόφοβων μορίων (O2, CO2, ορμονών). Κύτταρα του φράγματος μεταφέρουν ενεργά μεταβολικά προϊόντα, όπως η γλυκόζη διαμέσου του φραγμού με συγκεκριμένες πρωτεΐνες. Αυτό το φράγμα είναι μια παχιά βασική μεμβράνη με τα αστροκύτταρα από κάτω. Το νεογέννητα έχουν ανεπτυγμένο ήδη τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό κατά τη γέννησή του.
Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός δρα πολύ αποτελεσματικά στην προστασία του εγκεφάλου από πολλές βακτηριακές λοιμώξεις. Έτσι, οι λοιμώξεις του εγκεφάλου είναι πολύ σπάνιες. Οι λοιμώξεις του εγκεφάλου που συμβαίνουν είναι συχνά πολύ σοβαρές και είναι δύσκολο να αντιμετωπιστούν. Τα αντισώματα είναι πολύ μεγάλα για να διασχίσουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό και μόνο ορισμένα αντιβιοτικά είναι σε θέση να περάσουν. Όταν ένα φάρμακο χορηγείται απευθείας εντός του εγκεφαλονωτιαίου υγρού δεν διεισδύει αποτελεσματικά στον εγκεφαλικό ιστό, πιθανώς λόγω της ελικοειδούς φύσης του διάμεσου χώρου στον εγκέφαλο. Το φράγμα αίματος-εγκεφάλου γίνεται πιο διαπερατό κατά την διάρκεια της φλεγμονής. Αυτό επιτρέπει σε μερικά αντιβιοτικά και στα φαγοκύτταρα να κινηθούν μέσω του αιματοεγκεφαλικού φραγμού. Ωστόσο, αυτό επιτρέπει, επίσης, στα βακτήρια και τους ιούς να διεισδύσουν. Εξαίρεση στον βακτηριακό αποκλεισμό είναι οι ασθένειες που προκαλούνται από σπειροχαίτες, όπως η Borrelia, η οποία προκαλεί τη νόσο του Lyme, στρεπτόκοκκους της ομάδας Β που προκαλούν μηνιγγίτιδα σε νεογνά και το pallidum, που προκαλεί σύφιλη. Αυτά τα επιβλαβή βακτήρια μπορούν να περάσουν τον φραγμό γιατί εκκρίνουν κυτταροτοξίνες, όπως πνευμονιολυσίνη, που έχει άμεση τοξική επίδραση στο εγκεφαλικό μικροαγγειακό ενδοθήλιο.
Υπάρχουν, επίσης, ορισμένα βιοχημικά δηλητήρια που αποτελούνται από μεγάλα μόρια που είναι πάρα πολύ μεγάλα για να περάσουν μέσα από το φράγμα αίματος-εγκεφάλου. Οι νευροτοξίνες, όπως το botulinum στα τρόφιμα μπορεί να επηρεάσει τα περιφερικά νεύρα, αλλά ο φραγμός αίματος-εγκεφάλου μπορεί συνήθως να αποτρέψει τέτοιες τοξίνες από την είσοδο στο κεντρικό νευρικό σύστημα.
Κλινική σημασία του αιματοεγκεφαλικού φραγμού
- Ως στόχος φαρμάκων
Ο φραγμός αίματος-εγκεφάλου σχηματίζεται από το τριχοειδές ενδοθήλιο και αποκλείει το 100% των φαρμάκων μεγάλων μορίων και περισσότερο από το 98% όλων των φαρμάκων που είναι μικρά μόρια. Η υπέρβαση της δυσκολίας χορήγησης θεραπευτικών παραγόντων σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου είναι μια μεγάλη πρόκληση για την θεραπεία των διαταραχών του εγκεφάλου. Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός εμποδίζει την παράδοση πολλών σημαντικών διαγνωστικών και θεραπευτικών παραγόντων στον εγκέφαλο. Τα θεραπευτικά μόρια και αντισώματα που είναι αποτελεσματικά στη διάγνωση και τη θεραπεία δεν διασχίζουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό σε επαρκείς ποσότητες.
Η χρήση αγγειοδραστικών ουσιών, όπως η βραδυκινίνη ή ακόμα και η τοπική έκθεση σε υψηλής έντασης εστιασμένους υπέρηχους ή η χρήση ενδογενών συστημάτων μεταφορών, όπως με μεταφορείς γλυκόζης και αμινοξέων, η μεσολάβηση του υποδοχέα διακυττάρωσης για την ινσουλίνη ή την τρανσφερίνη και το μπλοκάρισμα των ενεργών μεταφορέων εκροής όπως της p-γλυκοπρωτεΐνης είναι μερικοί τρόποι μεταφοράς των φαρμάκων στον εγκεφαλικό ιστό. Ωστόσο, οι μεταφορείς στόχευσης, όπως ο υποδοχέας τρανσφερίνης, παραμένουν εγκλωβισμένοι στα ενδοθηλιακά κύτταρα των τριχοειδών αγγείων του εγκεφάλου και δεν μεταφέρονται στο εγκεφαλικό παρέγχυμα. Άλλοι μέθοδοι για την παράδοση του φαρμάκου είναι η ενδοεγκεφαλική εμφύτευση (όπως με βελόνες). Η μαννιτόλη μπορεί να χρησιμοποιηθεί γιατί περνάει τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό.
- Νανοσωματίδια
Η νανοτεχνολογία μπορεί, επίσης, να βοηθήσει στη μεταφορά των φαρμάκων μέσω του αιματοεγκεφαλικού φραγμού. Πρόσφατα, ερευνητές έχουν φτιάξει λιποσώματα φορτωμένα με νανοσωματίδια για να διαπεράσουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό, για τους ασθενείς με όγκους στον εγκέφαλο. Η χορήγηση φαρμάκων δια μέσου του φράγματος αίματος-εγκεφάλου είναι μία από τις πιο ελπιδοφόρες εφαρμογές της νανοτεχνολογίας στην κλινική νευροεπιστήμη. Τα νανοσωματίδια μπορούν να παραδώσουν τα αντινεοπλασματικά φάρμακα στους όγκους του κεντρικού νευρικού συστήματος. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα αγγειακά ενδοθηλιακά κύτταρα και τα γύρω κύτταρα είναι συχνά ανώμαλα σε όγκους και ότι το φράγμα αίματος-εγκεφάλου δεν είναι πάντα άθικτο σε αυτές τις περιπτώσεις. Επίσης, η βασική μεμβράνη είναι επηρεασμένη. Άλλοι παράγοντες, όπως τα αστροκύτταρα, μπορεί να συμβάλλουν στην αντοχή του εγκεφάλου στη θεραπεία των όγκων.
- Τα πεπτίδια
Τα πεπτίδια είναι σε θέση να διαπεράσουν το φράγμα αίματος-εγκεφάλου μέσα από διάφορους μηχανισμούς, ανοίγοντας νέες διαγνωστικές και θεραπευτικές κατευθύνσεις.
Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός σε διάφορες νόσους
- Μηνιγγίτιδα
Μηνιγγίτιδα είναι η φλεγμονή των μεμβρανών που περιβάλλουν τον εγκέφαλο και το νωτιαίο μυελό (αυτές οι μεμβράνες είναι γνωστές ως μήνιγγες). Η μηνιγγίτιδα προκαλείται συνήθως από μολύνσεις με διάφορα παθογόνα, όπως ο Streptococcus pneumoniae και ο Haemophilus influenzae. Όταν οι μήνιγγες έχουν φλεγμονή, ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός μπορεί να διαταραχθεί. Η διαταραχή μπορεί να αυξήσει τη διείσδυση διαφόρων ουσιών (τοξίνες ή αντιβιοτικά) στον εγκέφαλο. Τα αντιβιοτικά που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία της μηνιγγίτιδας μπορεί να επιδεινώσουν την φλεγμονώδη απόκριση του κεντρικού νευρικού συστήματος με την απελευθέρωση νευροτοξινών από τα κυτταρικά τοιχώματα των βακτηρίων, όπως λιποπολυσακχαρίτες. Ανάλογα με το παθογόνο αιτιολογικό παράγοντα, αν είναι βακτήριο, μύκητας, πρωτόζωο, γίνεται αγωγή με τρίτης γενιάς ή τέταρτης γενιάς κεφαλοσπορίνες ή αμφοτερικίνη Β.
- Απόστημα στον εγκέφαλο
Ένα εγκεφαλικό απόστημα, όπως και άλλα αποστήματα, προκαλούνται από τη φλεγμονή και τη συλλογή των λεμφικών κυττάρων και του μολυσμένου υλικού που προέρχεται από μια τοπική ή απομακρυσμένη λοίμωξη. Το εγκεφαλικό απόστημα είναι μια σπάνια, απειλητική για τη ζωή κατάσταση. Τοπικές πηγές για το εγκεφαλικό απόστημα είναι οι μολύνσεις του αυτιού, της στοματικής κοιλότητας και των δοντιών, των παραρρινίων κόλπων, ή το επισκληρίδιο απόστημα. Άλλες πηγές για εγκεφαλικό απόστημα είναι οι μολύνσεις στον πνεύμονα, στην καρδιά ή τα νεφρά. Ένα απόστημα εγκεφάλου μπορεί, επίσης, να προκληθεί από τραύμα κεφαλής ή μπορεί να είναι επιπλοκή μιας χειρουργικής επέμβασης. Σε παιδιά τα εγκεφαλικά αποστήματα, συνήθως, συνδέονται με συγγενή καρδιοπάθεια. Στις περισσότερες περιπτώσεις, 8-12 εβδομάδες αντιβακτηριακή θεραπεία είναι απαραίτητη.
- Επιληψία
Η επιληψία είναι μια συχνή νευρολογική ασθένεια που χαρακτηρίζεται από επαναλαμβανόμενες και μερικές φορές ανίατες επιληπτικές κρίσεις. Αρκετά κλινικά και πειραματικά δεδομένα έχουν ενοχοποιήσει την αποτυχία της λειτουργίας του αιματοεγκεφαλικού φραγμού στην ενεργοποίηση χρόνιων ή οξέων κρίσεων. Ορισμένες μελέτες εμπλέκουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ της πρωτεΐνης του αίματος αλβουμίνης και των αστροκυττάρων. Τα ευρήματα αυτά υποδηλώνουν ότι οι οξείες κρίσεις είναι συνέπεια της διαταραχής του φραγμού είτε από τεχνητούς είτε από φλεγμονώδεις μηχανισμούς. Επιπλέον, η έκφραση των μορίων αντίστασης των φαρμάκων και μεταφορέων μέσω του φραγμού είναι ένας σημαντικός μηχανισμός αντίστασης που χρησιμοποιείται, συνήθως, για τα αντιεπιληπτικά φάρμακα.
- Σκλήρυνση κατά πλάκας
Η σκλήρυνση κατά πλάκας θεωρείται ότι είναι μια αυτοάνοση και νευροεκφυλιστική διαταραχή στην οποία το ανοσοποιητικό σύστημα προσβάλλει τη μυελίνη που προστατεύει και μονώνει ηλεκτρικά τους νευρώνες του κεντρικού και περιφερικού νευρικού συστήματος. Κανονικά, το νευρικό σύστημα ενός ατόμου είναι απρόσιτο για τα λευκά κύτταρα του αίματος, λόγω του φραγμού αίματος-εγκεφάλου. Ωστόσο, η μαγνητική τομογραφία δείχνει ότι όταν ένα άτομο έχει πολλαπλή σκλήρυνση, το φράγμα αίματος-εγκεφάλου έχει κλονιστεί σε ένα τμήμα του εγκεφάλου ή του νωτιαίου μυελού, επιτρέποντας στα λευκά αιμοσφαίρια που ονομάζονται Τ-λεμφοκύτταρα να περάσουν και να επιτεθούν στη μυελίνη κι έτσι από πολλούς θεωρείται μια ασθένεια του φράγματος αίματος-εγκεφάλου. Η εξασθένηση του αιματοεγκεφαλικού φραγμού μπορεί να είναι αποτέλεσμα της διαταραχής των ενδοθηλιακών κυττάρων στο εσωτερικό των αιμοφόρων αγγείων, λόγω της οποίας η παραγωγή της πρωτεΐνης Ρ-γλυκοπρωτεΐνη δεν λειτουργεί καλά. Το οξειδωτικό στρες παίζει έναν σημαντικό ρόλο στην διάσπαση του φραγμού. Αντιοξειδωτικά, όπως το λιποϊκό οξύ μπορούν να σταθεροποιήσουν την αποδυνάμωση του αιματοεγκεφαλικού φραγμού.
- Η οπτική νευρομυελίτιδα
Η οπτική νευρομυελίτιδα, επίσης γνωστή ως νόσος του Devic, είναι παρόμοια με τη σκλήρυνση κατά πλάκας. Οι ασθενείς με οπτική νευρομυελίτιδα έχουν υψηλά επίπεδα αντισωμάτων έναντι μιας πρωτεΐνης που ονομάζεται ακουαπορίνη 4 (ένα συστατικό των προσεκβολών των αστροκυττάρων στο φράγμα αίματος-εγκεφάλου).
- Τρυπανοσωμίαση (Ασθένεια του Ύπνου)
Η σοβαρή νευρολογική τρυπανοσωμίαση, ή ασθένεια του ύπνου, είναι μια κατάσταση κατά την οποία τα πρωτόζωα του τρυπανοσώματος βρίσκονται στον ιστό του εγκεφάλου. Δεν είναι ακόμη γνωστό πώς τα παράσιτα μολύνουν τον εγκέφαλο από το αίμα, αλλά υπάρχει η υποψία ότι αυτά διέρχονται μέσω του χοριοειδούς πλέγματος.
- Προϊούσα πολυεστιακή λευκοεγκεφαλοπάθεια
Η προϊούσα πολυεστιακή λευκοεγκεφαλοπάθεια είναι μια απομυελινωτική νόσος του κεντρικού νευρικού συστήματος που προκαλείται από την επανενεργοποίηση του λανθάνοντος παποβαϊού που μπορεί να διασχίσει τον φραγμό. Επηρεάζει το ανοσοποιητικό σύστημα και παρατηρείται σε ασθενείς που πάσχουν από AIDS.
- Νόσος De Vivo
Η νόσος De Vivo (επίσης γνωστό ως σύνδρομο ανεπάρκειας GLUT1) είναι μια σπάνια κατάσταση που προκαλείται από την ανεπαρκή μεταφορά της γλυκόζης κατά μήκος του φράγματος αίματος-εγκεφάλου, οδηγώντας σε αναπτυξιακές καθυστερήσεις και άλλα νευρολογικά προβλήματα. Γενετικές ανωμαλίες στον τύπο μεταφορέα 1 της γλυκόζης (GLUT1) φαίνεται να είναι η κύρια αιτία της νόσου De Vivo.
- Νόσος του Αλτσχάιμερ
Ορισμένα στοιχεία δείχνουν ότι η διάσπαση του φράγματος αίματος-εγκεφάλου σε ασθενείς με νόσο του Alzheimer επιτρέπει στο πλάσμα του αίματος που περιέχει αμυλοειδές βήτα (Αβ) να εισέλθει στον εγκέφαλο όπου το αμυλοειδές Αβ προσκολλάται κατά προτίμηση στην επιφάνεια των αστροκυττάρων. Η διάσπαση του φράγματος αίματος-εγκεφάλου επιτρέπει την πρόσβαση των αυτοαντισωμάτων των νευρώνων δέσμευσης και του διαλυτού εξωγενούς Αβ42 στους νευρώνες εγκεφάλου και σύνδεση αυτών των αυτοαντισωμάτων στους νευρώνες ώθησης ή / και διευκολύνει την εσωτερίκευση και τη συσσώρευση των κυττάρων στην επιφάνεια συνδεδεμένου Αβ42 σε ευπαθείς νευρώνες μέσω της φυσικής τάσης να καθαρίζει την επιφάνεια των συνδεδεμένων αυτοαντισωμάτων μέσω ενδοκυττάρωσης. Τελικά τα αστροκύτταρα είναι βλάπτονται, πεθαίνουν, ρήγνυνται, και αποσυντίθεται, αφήνοντας πίσω την αδιάλυτη Αβ42 πλάκα. Έτσι, σε ορισμένους ασθενείς, η νόσος του Alzheimer μπορεί να προκαλείται (ή πιο πιθανό να επιδεινώνεται) από μια κατάρρευση του αιματοεγκεφαλικού φραγμού.
- Εγκεφαλικό οίδημα
Το εγκεφαλικό οίδημα είναι η συσσώρευση της περίσσειας του νερού στον εξωκυτταρικό χώρο του εγκεφάλου, που μπορεί να προκύψει όταν η υποξία προκαλεί τον φραγμό αίματος-εγκεφάλου να ανοίξει.
- Prion and νόσοι prion
Πολλές νευροεκφυλιστικές ασθένειες, όπως η νόσος Πάρκινσον και η νόσος Alzheimer πιστεύεται ότι προκύπτουν από εσφαλμένη αναδίπλωση παθολογικών εξωκυτταρικών πρωτεΐνών.
- Εγκεφαλίτιδα από τον ιό HIV
Πιστεύεται ότι ο HIV μπορεί να διαπεράσει τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό μέσω των κυκλοφορούντων μονοκυττάρων στην κυκλοφορία του αίματος εντός των πρώτων 14 ημερών της λοίμωξης. Αυτά τα μονοκύτταρα ενεργοποιούνται και μετατρέπονται σε μακροφάγα. Τα ενεργοποιημένα μακροφάγα απελευθερώνουν ιοσωμάτια στον ιστό εγκεφάλου πλησίον των μικροαγγείων του εγκεφάλου. Αυτά τα ιικά σωματίδια ενδέχεται να προκαλέσουν την έναρξη ενός φλεγμονώδη καταρράκτη που μπορεί να προκαλέσει μια ενδοκυτταρική σηματοδότηση στα μικροαγγειακά ενδοθηλιακά κύτταρα εγκεφάλου και αυτά να βλάψουν την λειτουργική και δομική ακεραιότητα του φραγμού.
- Λύσσα
Κατά τη διάρκεια της θανατηφόρου λοίμωξης ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός δεν επιτρέπει στα αντιιικά κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος να εισέλθουν στον εγκέφαλο, που είναι η κύρια θέση της αντιγραφής του ιού της λύσσας. Η τεχνητή αύξηση της διαπερατότητας του φραγμού προωθεί την ιογενή κάθαρση. Το άνοιγμα του φραγμού κατά τη διάρκεια της λύσσας έχει προταθεί ως μια πιθανή νέα προσέγγιση για τη θεραπεία της νόσου.
Τα κατάλληλα συμπληρώματα διατροφής για το νευρικό σύστημα
Πατήστε, εδώ, για να παραγγείλετε τα κατάλληλα συμπληρώματα διατροφής για το νευρικό σύστημα
Η καθοδήγηση για την επιλογή των ποιων συμπληρωμάτων διατροφής, από τα ανωτέρω, είναι κατάλληλα για την ασθένειά σας θα γίνει σε συνεννόηση με το θεράποντα ιατρό.
Διαβάστε, επίσης,
Γιατί τα χημειοθεραπευτικά δεν λειτουργούν
Η έλλειψη αργινίνης υπεύθυνη για το Alzheimer
Ισχαιμικό επεισόδιο της μέσης εγκεφαλικής αρτηρίας
