Blod-hjerne barriere

De Blod-hjerne barriere fungerer som en naturlig barriere mellom sentralnervesystemet (CNS) og blodomløpet. Det tillater bare selektiv massetransport. Forstyrrelser i blod-hjerne-barrieren kan føre til alvorlige hjernesykdommer.

Hva er blodhjernebarrieren?

Blod-hjerne-barrieren skiller miljøforholdene i hjernen og i blodomløpet. Svært komplekse og finstemte prosesser foregår i hjernen, hvis forstyrrelse vil ha uforutsigbare konsekvenser. Blod-hjerne-barrieren beskytter derfor CNS mot patogener, giftstoffer, antistoffer, leukocytter, fra påvirkning av nevrotransmittere i blodet og fra endringer i pH-verdien.

Samtidig må det sikres at CNS blir forsynt med de grunnleggende næringsstoffene og stoffene som er nødvendige for dens funksjon. Det samme gjelder fjerning av nedbrytningsprodukter fra hjernemetabolismen. Derfor er barrieren ikke fullstendig hermetisk forseglet, men selektivt permeabel. Transporten av viktige stoffer mellom blodomløpet og hjernen reguleres av passive og aktive diffusjonsprosesser så vel som selektive kjemiske prosesser. Viktige molekyler som vann, oksygen og viktige næringsstoffer kan passere blod-hjerne-barrieren uten begrensninger.

Anatomi og struktur

Blod-hjerne-barrieren består av endotelceller, pericytter og astrocytter. Endotelcellene danner det innerste vegglaget til kapillærene. Disse cellene regulerer blant annet utvekslingen av stoffer mellom vev og blod.

I blod-hjerne-barrieren har endotelcellene såkalte trange veikryss. Dette er smale bånd av membranproteiner som forbinder endotelcellene så tett at de danner et lag som er ugjennomtrengelig for mange stoffer. Bare veldig små molekyler kan diffundere gjennom dette laget. Utveksling av stoffer mellom cellen og rommet mellom cellene er i stor grad forhindret. Perikyttene er på sin side lokalisert på ytterveggen av kapillærene og er bindevevsceller. Er forbundet med endotelcellene via celle-cellekanaler, gapskryssene.

Samspillet mellom begge celletyper via disse kanalene styrer membranpotensialet, som er ansvarlig for den selektive diffusjonen av stoffer. Som såkalte edderkoppceller representerer astrocyttene størstedelen av gliacellene i CNS.De forsyner nevronene med næringsstoffer via kontaktene sine med blodårene. I membranen deres er det reseptorer for nevrotransmittere.I tillegg induserer de blod-hjerne-barrieren gjennom membrana limitans glialis perivascularis (en kantmembran som omgir blodårene i hjernen) og samtidig opprettholder den.

Funksjon & oppgaver

I tillegg til sin beskyttende funksjon for CNS mot skadelige påvirkninger, regulerer blod-hjerne-barrieren også transportprosessene mellom blodomløpet og hjernen. Det er forskjellige fysiske og kjemiske prosesser som styrer denne transporten. De fleste av de løselige stoffene som til og med kan overvinne denne barrieren, passerer gjennom den ved diffusjon. Siden blod-hjerne-barrieren er tett lukket ved tette kryss, kan diffusjon ikke skje via intercellulære sprekker som med andre organer.

Stoffene kan bare føres via hjernens kapillærkar ved hjelp av transmembrantransport. Fri diffusjon er den enkleste formen for denne transporten. Små lipofile molekyler kan passivt diffundere gjennom cellemembranene i epiteliet og til og med gjennom de trange veikryssene. Små polare molekyler, som vann, er utsatt for kanalformidlet permeabilitet. Visse kanalproteiner, akvaporinene, formidler transport av vann gjennom blod-hjerne-barrieren og regulerer dermed hjernens vannbalanse på samme tid. For store og polare, men vitale næringsmolekyler, som glukose eller mange aminosyrer, er det visse transportmolekyler som letter diffusjonen av de tilsvarende stoffene.

Siden disse formene for diffusjon ikke krever energi, er de passive diffusjoner. Imidlertid er det også stoffer som bare kan transporteres ved bruk av ATP, dvs. ved å tilføre energi. Aktive transportører er såkalte "pumper" som bruker energi for å bevege underlagene mot konsentrasjonsgradienten. Utvalgte molekyler krysser blod-hjerne-barrieren ved hjelp av spesielle reseptorer som er spesielt ansvarlige for deres transport.

Sykdommer

Forstyrrelser i blod-hjerne-barrieren kan føre til forskjellige nevrologiske sykdommer. Opprinnelige sykdommer som diabetes mellitus, betennelse i hjernen eller hjernesvulster skader ofte denne barrieren.

Langsiktige konsekvenser er hjerneskade. Visse patogener kan krysse blod-hjerne-barrieren. Dette inkluderer HI-viruset. Noen bakterier, for eksempel Escherichia coli, overvinner noen ganger de beskyttende mekanismene for barrieren ved å frigjøre spesielle giftstoffer. Når celler for kroppens eget immunforsvar krysser blod-hjerne-barrieren, kan det kliniske bildet av multippel sklerose utvikle seg. Studier har vist at nevrodegenerative sykdommer som Alzheimers sykdom også gjør barrieren mellom hjernen og blodomløpet permeabel.

Dette kan være utgangspunktet for den omfattende bortgangen av hjernecellene. Alkoholmisbruk er kjent for å være en viktig risikofaktor for nevrologiske sykdommer. Kronisk alkoholforbruk skader blod-hjerne-barrieren med uforutsette konsekvenser. De funksjonelle forstyrrelsene i barrieren favoriserer bakterielle infeksjoner og autoimmunologisk induserte inflammatoriske reaksjoner i hjernen. Misbruk av nikotin er også en risikofaktor med hensyn til skade på blod-hjerne-barrieren.Nikotin fremmer hjerte- og karsykdommer, som igjen har stor innflytelse på hjernens ytelse.

Røykere har høyere risiko for å utvikle bakteriell hjernehinnebetennelse. Forskning har vist at nikotin endrer strukturen i blod-hjerne-barrieren. De tette forbindelsesproteinene distribueres annerledes og kan ikke lenger utføre sin funksjon fullstendig. Påvirkningen av elektromagnetisk stråling på blod-hjerne-barrieren blir også diskutert. Deres negative helseeffekter i megahertz til gigahertz-området for høye energitettheter er påvist. Den høye energitettheten til den elektromagnetiske strålingen fører til en målbar oppvarming i det berørte vevet. I hvilken grad oppvarming skader blod-hjerne-barrieren, er ennå ikke undersøkt.

Du finner medisinene dine her

Typiske og vanlige hjernesykdommer

• demens
• Creutzfeldt-Jakob sykdom
• Minnet bortfaller
• Hjerneblødning
• meningitt