Struktur, Fungsi dan Penyakit Hematoencephalic

The penghalang otak darah (BHE) adalah dinding semipermeable yang ada di antara darah dan otak. Ia terdiri daripada sel-sel yang membentuk dinding-dinding kapilari darah serebrum. Halangan ini membolehkan neuron sistem saraf pusat dapat diasingkan secara kimia dari seluruh tubuh.

Paul Ehrlich, doktor Jerman yang memenangi Hadiah Nobel dalam Perubatan pada tahun 1908, menunjukkan adanya penghalang darah-otak.

Pada tahun 1878 dia membuat tesis mengenai pewarnaan histologi. Ehrlich cuba menyuntik pewarna biru yang dipanggil aniline ke dalam aliran darah tetikus. Dia mendapati bahawa semua tisu berwarna biru, kecuali untuk otak dan saraf tunjang.

Walau bagaimanapun, apabila menyuntik pewarna yang sama ke dalam cecair serebrospinal dari ventrikel serebrum, keseluruhan sistem saraf pusat adalah biru yang dicelup.

Eksperimen ini menunjukkan bahawa terdapat halangan antara darah dan cecair di dalam sel-sel otak (cecair ekstrasel): penghalang darah-otak.

Otak adalah satu-satunya organ yang mempunyai sistem keselamatan sendiri. Terima kasih kepada penghalang darah-otak, nutrien penting boleh mencapainya sementara menghalang kemasukan bahan-bahan lain.

Halangan ini berfungsi untuk mengekalkan fungsi neuron yang betul dengan mengawal kemasukan dan keluar bahan kimia di otak. Walaupun, malangnya, halangan ini bertindak dengan berkesan menghalang penyebaran bahan-bahan asing ke otak yang biasanya juga menghalang narkoba daripada mencapai yang satu ini.

Walau bagaimanapun, penyelidikan terus merancang dadah yang mempunyai keperluan yang diperlukan untuk menembusi halangan ini.

Walau bagaimanapun, terdapat beberapa kawasan badan di mana tiada penghalang darah-otak. Ini dikenali sebagai organ circuventricular.

Akhirnya, ada syarat-syarat tertentu yang menghasilkan pembukaan penghalang darah-otak. Ini membolehkan pertukaran bahan secara bebas, supaya fungsi otak dapat diubah. Ada di antaranya adalah keradangan, trauma atau penyakit seperti multiple sclerosis.

Struktur penghalang darah-otak

Sesetengah bahan boleh menyeberangi halangan ini, tetapi yang lain tidak boleh. Yang bermaksud ia adalah penghalang yang mudah teliti.

Di bahagian besar badan, sel-sel yang membentuk kapilari darah tidak terikat dengan ketat. Ini dipanggil sel endothelial, dan mempunyai celah di antara mereka yang mana pelbagai bahan boleh masuk dan keluar. Oleh itu, unsur-unsur ditukar antara plasma darah dan cecair yang mengelilingi sel-sel organisma (cecair ekstraselular).

Walau bagaimanapun, dalam sistem saraf pusat, kapilari tidak mempunyai celah ini. Sebaliknya, sel-sel itu berkait rapat. Ini menghalang banyak bahan daripada meninggalkan darah.

Benar ada beberapa bahan konkrit yang boleh menyeberangi halangan ini. Mereka melakukan ini dengan cara protein khas yang mengangkut mereka dari dinding kapilari.

Sebagai contoh, pengangkut glukosa membenarkan kemasukan bahan ini ke otak untuk menyediakan bahan api. Di samping itu, pengangkut ini menghalang produk sisa toksik dari baki di otak.

Sel-sel glial (menyokong), dipanggil astrocytes, rumpuk di sekitar saluran darah otak dan kelihatan memainkan peranan penting dalam pembangunan penghalang darah-otak. Ini juga menyumbang kepada pengangkutan ion dari otak ke darah.

Sebaliknya, terdapat kawasan sistem saraf yang mempunyai penghalang darah-otak yang lebih telap daripada yang lain. Bahagian berikut menerangkan apa ini.

Fungsi

Oleh kerana terdapat fungsi otak yang baik, adalah penting bahawa keseimbangan dikekalkan di antara bahan-bahan di dalam neuron dan dalam cecair ekstraselular yang ada di sekitar mereka. Ini membolehkan mesej dihantar dengan betul antara sel-sel.

Sekiranya komponen cecair ekstraselular berubah, walaupun sedikit, penghantaran ini akan diubah menjadi perubahan kepada fungsi otak.

Oleh itu, halangan otak darah bertindak untuk mengatur komposisi cecair ini. Sebagai contoh, banyak makanan yang kita makan bahan-bahan kimia hadir yang boleh mengubah pertukaran maklumat antara neuron. Halangan otak darah menghalang bahan-bahan ini daripada mencapai otak, menjaga fungsi yang baik.

Adalah penting untuk diperhatikan bahawa halangan darah-otak tidak mempunyai struktur seragam sepanjang sistem saraf. Terdapat tempat di mana ia mempunyai kebolehtelapan yang lebih banyak berbanding yang lain. Ini berguna untuk membolehkan laluan bahan yang tidak dialu-alukan di tempat lain.

Contohnya adalah kawasan pasca-sentral sistem otak. Rantau ini mengawal muntah, dan mempunyai penghalang darah otak yang lebih telap. Tujuannya ialah bahawa neuron di kawasan itu dapat dengan cepat mengesan bahan-bahan toksik dalam darah.

Oleh itu, apabila beberapa racun yang datang dari perut mencapai sistem peredaran darah, ia merangsang kawasan pencuci mulut serebri menyebabkan muntah-muntah. Dengan cara ini, organisma boleh mengusir kandungan beracun dari perut sebelum mula berbahaya.

Ringkasnya, tiga fungsi utamanya ialah halangan darah-otak adalah:

- Melindungi otak dari zat asing yang berpotensi berbahaya atau yang dapat mengubah fungsi otak.

- Melindungi dan memisahkan sistem saraf pusat dari hormon dan neurotransmitter yang berada di seluruh badan, mengelakkan kesan yang tidak diingini.

- Mengekalkan keseimbangan kimia yang berterusan di dalam otak kita.

Apa bahan menyeberangi halangan darah-otak?

Terdapat bahan yang lebih mudah dipengaruhi daripada yang lain untuk menyeberangi penghalang darah-otak. Bahan yang mempunyai ciri-ciri berikut lebih mudah daripada yang lain:

- Molekul-molekul kecil melepasi halangan darah otak lebih mudah daripada molekul besar.

- Bahan terlarut lemak dengan mudah melintangi penghalang darah-otak, sementara yang tidak melakukannya lebih perlahan atau tidak melaluinya. Satu jenis ubat larut lipid yang mudah mencapai otak kita adalah barbiturat. Contoh lain ialah etanol, nikotin, kafein atau heroin.

- Molekul yang mempunyai caj elektrik yang kurang melepasi halangan lebih cepat daripada yang mempunyai caj tinggi.

Sesetengah bahan boleh menyeberangi penghalang darah-otak. Di atas semua, mereka melepasi molekul glukosa, oksigen dan asid amino yang penting untuk fungsi otak yang betul.

Asid amino seperti tirosin, triptofan, phenylalanine, valine atau leucine memasuki halangan darah-otak dengan cepat. Kebanyakannya adalah pendahuluan neurotransmitter yang disintesis di dalam otak.

Walau bagaimanapun, halangan ini tidak termasuk hampir semua molekul besar dan 98% daripada semua ubat yang terdiri daripada molekul kecil.

Itulah sebabnya terdapat kesukaran untuk rawatan penyakit otak, kerana ubat-ubatan biasanya tidak melintasi halangan atau tidak dalam jumlah yang diperlukan. Dalam kes-kes tertentu, agen terapeutik boleh disuntik terus ke dalam otak untuk mengelakkan penghalang darah-otak.

Pada masa yang sama, menghalang kemasukan neurotoxin dan lipophilic melalui pengangkut yang dikawal oleh apa yang dipanggil glikoprotein P. 

Organ-organ luaran

Seperti yang dinyatakan, terdapat beberapa kawasan otak di mana penghalang darah-otak adalah paling lemah dan paling telap. Ini menyebabkan bahan-bahan untuk mencapai kawasan ini dengan mudah.

Terima kasih kepada bidang ini, otak dapat mengawal komposisi darah. Dalam organ-organ circuventricular adalah:

- Kelenjar pineal: adalah struktur yang terletak di dalam otak kita, di antara mata. Ia berkaitan dengan irama biologi dan fungsi hormon penting. Siarkan melatonin dan peptida neuroaktif.

- Neurohypophysis: adalah lobus posterior kelenjar pituitari. Menyimpan bahan dari hipotalamus, terutamanya neurohormone seperti oxytocin dan vasopressin.

- Posisi kawasan: seperti yang dinyatakan di atas, menghasilkan muntah untuk menghalang kita daripada memabukkan.

- Organ subforn: ia adalah penting dalam peraturan cecair badan. Sebagai contoh, ia mempunyai peranan penting dalam rasa dahaga.

- Organ vaskular lamina terminal: juga menyumbang kepada keseimbangan dan cecair keseimbangan melalui pembebasan vasopressin. Mengesan peptida dan molekul lain.

- Media Eminence: adalah kawasan hipotalamus yang mengawal hipofisis anterior melalui interaksi antara hormon merangsang dan menghalang hipotalamus.

Keadaan yang memberi kesan kepada penghalang darah-otak

Ada kemungkinan bahawa penghalang darah-otak diubah kerana penyakit yang berlainan. Di samping itu, apabila halangan ini melemahkan, kemungkinan kebarangkalian meningkat atau mempercepat penampilan gangguan neurodegeneratif.

- Hipertensi atau ketegangan yang tinggi: boleh menyebabkan halangan ini berubah, menjadi telap, yang boleh membahayakan tubuh kita.

- Sinaran: pendedahan yang panjang kepada radiasi boleh melemahkan halangan otak darah.

- Jangkitan: keradangan beberapa bahagian sistem saraf pusat melemahkan halangan ini. Contohnya adalah meningitis, penyakit di mana meninges serebrum (lapisan yang mengelilingi otak dan saraf tunjang) meradang oleh pelbagai virus dan bakteria..

- Trauma, iskemia, strok ... boleh menyebabkan kerosakan langsung kepada otak, yang menjejaskan halangan otak darah.

- Abses otak Ia disebabkan keradangan dan pengumpulan nanah di dalam otak. Jangkitan ini biasanya datang dari telinga, mulut, sinus, dll. Walaupun ia mungkin disebabkan oleh trauma atau pembedahan. Dalam kebanyakan kes, diperlukan 8 hingga 12 minggu terapi antibakteria.

- Sklerosis berbilang: nampaknya orang-orang dengan penyakit ini mempunyai kebocoran dalam halangan otak darah. Ini menyebabkan sel darah putih terlalu banyak untuk mencapai otak, di mana mereka tersilap menyerang myelin.

Myelin adalah bahan yang merangkumi sel-sel saraf dan membolehkan impuls saraf bergerak dengan cepat dan berkesan. Jika ia musnah, kemerosotan motor kognitif dan progresif muncul.

Rujukan

1. Penghalang Otak Darah. (s.f.). Diperoleh pada 22 April 2017, dari Wikipedia: en.wikipedia.org.
2. Barrier Brain Blood ("Keep Out"). (s.f.). Diperoleh pada 22 April 2017, dari Neurosains untuk anak-anak: faculty.washington.edu.
3. Barrier-Brain Barrier. (2 Julai 2014). Diperolehi daripada BrainFacts: brainfacts.org.
4. Carlson, N.R. (2006). Fisiologi tingkah laku 8th Ed Madrid: Pearson.