Hàng rào Hematoencephalic: Cấu trúc, chức năng và bệnh
Hàng rào máu não (BBB) là một bức tường bán thấm giữa máu và não. Nó được tạo thành từ các tế bào tạo thành các bức tường của các mao mạch máu não. Rào cản này cho phép các tế bào thần kinh của hệ thần kinh trung ương được cách ly hóa học với phần còn lại của sinh vật.
Paul Ehrlich, bác sĩ người Đức đã giành giải thưởng Nobel về y học năm 1908, đã chứng minh sự tồn tại của hàng rào máu não.
Năm 1878, ông làm luận án về nhuộm mô học. Ehrlich đã cố gắng tiêm một loại thuốc nhuộm màu xanh gọi là anilin vào máu của chuột. Ông phát hiện ra rằng tất cả các mô đều được nhuộm màu xanh ngoại trừ não và tủy sống.
Tuy nhiên, khi anh ta tiêm thuốc nhuộm tương tự vào dịch não tủy của não thất, toàn bộ hệ thống thần kinh trung ương trở nên nhuộm màu xanh.
Thí nghiệm này cho thấy có một rào cản giữa máu và chất lỏng trong các tế bào của não (dịch ngoại bào): hàng rào máu não.
Bộ não là cơ quan duy nhất có hệ thống an ninh riêng. Nhờ hàng rào máu não, các chất dinh dưỡng thiết yếu có thể tiếp cận nó trong khi ngăn chặn sự xâm nhập của các chất khác.
Rào cản này phục vụ để duy trì hoạt động đúng đắn của các tế bào thần kinh bằng cách kiểm soát sự ra vào của các hóa chất trong não. Mặc dù, thật không may, rào cản này hoạt động rất hiệu quả ngăn chặn sự truyền các chất lạ vào não mà thông thường cũng ngăn không cho thuốc tiếp cận với nó.
Trong mọi trường hợp, nghiên cứu tiếp tục thiết kế các loại thuốc có các yêu cầu cần thiết để thâm nhập vào hàng rào này.
Tuy nhiên, có một số vùng trên cơ thể không có hàng rào máu não. Chúng được gọi là các cơ quan tuần hoàn.
Cuối cùng, có một số điều kiện tạo ra một hàng rào máu não. Điều này cho phép trao đổi các chất một cách tự do, do đó chức năng não có thể bị thay đổi. Một số trong số đó là viêm, chấn thương hoặc các bệnh như bệnh đa xơ cứng.
Cấu trúc của hàng rào máu não
Một số chất có thể vượt qua rào cản này, nhưng những chất khác thì không. Điều đó có nghĩa là nó là một rào cản thấm chọn lọc.
Trong phần lớn của cơ thể, các tế bào tạo nên mao mạch máu không liên kết chặt chẽ. Chúng được gọi là các tế bào nội mô và có các khe giữa chúng mà các chất khác nhau có thể xâm nhập và thoát ra. Do đó, các yếu tố được trao đổi giữa huyết tương và chất lỏng bao quanh các tế bào của sinh vật (dịch ngoại bào).
Tuy nhiên, trong hệ thống thần kinh trung ương, mao mạch không có những vết sứt mẻ này. Trái lại, các tế bào được liên kết chặt chẽ. Điều này ngăn chặn nhiều chất rời khỏi máu.
Đúng là có một số chất cụ thể có thể vượt qua rào cản này. Họ làm điều này bằng các protein đặc biệt vận chuyển chúng từ các bức tường của mao mạch.
Ví dụ, chất vận chuyển glucose cho phép sự xâm nhập của chất này vào não để cung cấp nhiên liệu. Ngoài ra, các phương tiện vận chuyển này ngăn chặn các chất thải độc hại còn sót lại trong não.
Các tế bào thần kinh đệm (hỗ trợ), được gọi là tế bào hình sao, đóng cục xung quanh các mạch máu của não và dường như đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của hàng rào máu não. Những thứ này dường như cũng góp phần vào việc vận chuyển các ion từ não đến máu.
Mặt khác, có những khu vực của hệ thống thần kinh có hàng rào máu não dễ thấm hơn những nơi khác. Phần sau đây giải thích cái này dùng để làm gì.
Chức năng
Để có chức năng não tốt, điều cần thiết là phải duy trì sự cân bằng giữa các chất bên trong tế bào thần kinh và trong dịch ngoại bào xung quanh chúng. Điều này cho phép các thông điệp được truyền đúng giữa các ô.
Nếu các thành phần của dịch ngoại bào thay đổi, dù chỉ một chút, sự truyền này sẽ bị thay đổi dẫn đến thay đổi chức năng não.
Do đó, hàng rào máu não hoạt động để điều chỉnh thành phần của chất lỏng này. Ví dụ, nhiều loại thực phẩm chúng ta ăn hiện có các chất hóa học có thể thay đổi sự trao đổi thông tin giữa các tế bào thần kinh. Hàng rào máu não ngăn chặn các chất này đến não, duy trì hoạt động tốt.
Điều quan trọng cần lưu ý là hàng rào máu não không có cấu trúc đồng nhất trong toàn hệ thống thần kinh. Có những nơi nó có tính thấm hơn ở những nơi khác. Điều này rất hữu ích để cho phép các chất không được chào đón ở nơi khác.
Một ví dụ là khu vực postrema của não. Vùng này kiểm soát nôn mửa, và có hàng rào máu não dễ thấm hơn nhiều. Mục đích của nó là tế bào thần kinh ở khu vực đó có thể nhanh chóng phát hiện các chất độc hại trong máu.
Do đó, khi một số chất độc xuất phát từ dạ dày đến hệ thống tuần hoàn, nó kích thích vùng tráng miệng não gây nôn. Bằng cách này, sinh vật có thể trục xuất chất độc ra khỏi dạ dày trước khi nó bắt đầu có hại.
Tóm lại, ba chức năng chính của hàng rào máu não là:
- Bảo vệ não khỏi các chất lạ có khả năng gây nguy hiểm hoặc có thể làm thay đổi chức năng não.
- Bảo vệ và tách hệ thống thần kinh trung ương khỏi các hormone và chất dẫn truyền thần kinh có trong phần còn lại của cơ thể, tránh các tác dụng không mong muốn.
- Duy trì sự cân bằng hóa học liên tục trong não của chúng ta.
Những chất nào vượt qua hàng rào máu não?
Có những chất dễ bị tổn thương hơn những chất khác để vượt qua hàng rào máu não. Các chất có các đặc điểm sau đây dễ nhập hơn các chất khác:
- Các phân tử nhỏ vượt qua hàng rào máu não dễ dàng hơn nhiều so với các phân tử lớn.
- Các chất tan trong mỡ dễ dàng vượt qua hàng rào máu não, trong khi những chất không làm điều đó chậm hơn hoặc không vượt qua được. Một loại thuốc tan trong lipid dễ dàng đến não của chúng ta là barbiturat. Các ví dụ khác là ethanol, nicotine, caffeine hoặc heroin.
- Các phân tử có điện tích ít hơn vượt qua rào cản nhanh hơn so với các phân tử có điện tích cao.
Một số chất có thể vượt qua hàng rào máu não. Trên hết, chúng vượt qua các phân tử glucose, oxy và axit amin cần thiết cho hoạt động đúng đắn của não.
Các axit amin như tyrosine, tryptophan, phenylalanine, valine hoặc leucine xâm nhập vào hàng rào máu não rất nhanh. Nhiều trong số này là tiền chất của chất dẫn truyền thần kinh được tổng hợp trong não.
Tuy nhiên, rào cản này loại trừ hầu như tất cả các phân tử lớn và 98% của tất cả các loại thuốc được cấu thành từ các phân tử nhỏ.
Đó là lý do tại sao có những khó khăn cho việc điều trị các bệnh về não, vì các loại thuốc thường không vượt qua rào cản hoặc không với số lượng cần thiết. Trong một số trường hợp nhất định, các tác nhân trị liệu có thể được tiêm trực tiếp vào não để tránh hàng rào máu não.
Đồng thời, nó ngăn chặn sự xâm nhập của độc tố thần kinh và lipophilic thông qua một chất vận chuyển được điều chỉnh bởi cái gọi là glycoprotein P.
Cơ quan tuần hoàn
Như đã đề cập, có một số vùng não nơi hàng rào máu não yếu nhất và dễ thấm nhất. Điều này khiến các chất dễ dàng tiếp cận các khu vực này.
Nhờ những khu vực này, não có thể kiểm soát thành phần máu. Trong các cơ quan tuần hoàn là:
- Tuyến tùng: là một cấu trúc nằm bên trong não của chúng ta, giữa hai mắt. Nó liên quan đến nhịp sinh học và các chức năng nội tiết quan trọng của chúng ta. Nó giải phóng các peptide melatonin và thần kinh.
- Neurohypophysis: là thùy sau của tuyến yên. Lưu trữ các chất từ vùng dưới đồi, chủ yếu là các tế bào thần kinh như oxytocin và vasopressin.
- Postrema khu vực: như đã đề cập ở trên, tạo ra nôn mửa để ngăn chúng ta khỏi say.
- Cơ quan sinh dục: rất cần thiết trong việc điều tiết chất lỏng cơ thể. Chẳng hạn, nó có vai trò quan trọng trong cảm giác khát.
- Cơ quan mạch máu của lamina cuối: cũng góp phần vào sự khát và cân bằng chất lỏng thông qua việc giải phóng vasopressin. Phát hiện các peptide và các phân tử khác.
- Môi trường Eminence: là một khu vực của vùng dưới đồi điều chỉnh tuyến yên trước thông qua các tương tác giữa kích thích vùng dưới đồi và ức chế hormone.
Các điều kiện ảnh hưởng đến hàng rào máu não
Có thể là hàng rào máu não bị thay đổi do các bệnh khác nhau. Ngoài ra, khi rào cản này yếu đi, có thể xác suất tăng hoặc tăng tốc sự xuất hiện của rối loạn thoái hóa thần kinh.
- Tăng huyết áp hoặc căng thẳng cao: có thể khiến hàng rào này bị thay đổi, trở nên thấm, có thể gây nguy hiểm cho cơ thể chúng ta.
- Phóng xạ: tiếp xúc lâu với bức xạ có thể làm suy yếu hàng rào máu não.
- Nhiễm trùng: viêm một số phần của hệ thống thần kinh trung ương làm suy yếu rào cản này. Một ví dụ là viêm màng não, một bệnh trong đó màng não (các lớp bao quanh não và tủy sống) bị viêm bởi nhiều loại virus và vi khuẩn.
- Chấn thương, thiếu máu cục bộ, đột quỵ ... có thể gây tổn thương trực tiếp đến não, ảnh hưởng đến hàng rào máu não.
- Áp xe não. Đó là do viêm và tích tụ mủ bên trong não. Nhiễm trùng thường đến từ tai, miệng, xoang, vv Mặc dù nó có thể là kết quả của chấn thương hoặc phẫu thuật. Trong hầu hết các trường hợp phải mất 8 đến 12 tuần điều trị kháng khuẩn.
- Bệnh đa xơ cứng: dường như những người mắc bệnh này bị rò rỉ trong hàng rào máu não. Điều này khiến quá nhiều tế bào bạch cầu đến não, nơi chúng tấn công nhầm vào myelin.
Myelin là một chất bao phủ các tế bào thần kinh và cho phép các xung thần kinh đi lại nhanh chóng và hiệu quả. Nếu nó bị phá hủy, sự suy giảm nhận thức và tiến bộ của động cơ sẽ xuất hiện.
