Всем привет! @Stannum1862 при случае напомнил, что это - офигенно интересная штука. Вот и думаю: чего это я ни разу не сказала про него? Исправляю упущение.
Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ или BBB от Blood-Brain Barrier) - это такая клёвая штука, которая в норме не пропускает к мозгу никакую ненужную ему молекулу. Например, аминокислотный остаток глутамат. Он есть в любой белковой пище, но он же ещё и медиатор возбуждения в ЦНС. Вот представьте себе - укусили куру (надеюсь, гриль) за ногу, прожевали-проглотили, белки пошли по ЖКТ, распались на аминокислотные остатки, среди которых и глутамат. И вот он уже в крови. А кровь у нас снабжает что? Ну, примерно всё. И вот плывёт по течению глутамат - и, если б не барьер! - попадает прямо в мозг.
А этого нельзя допустить. Тот глутамат, который нужен мозгу, синтезируется в мозге. По месту приложения, так сказать. А те терабайты глутамата, что мы съедаем каждый день с пищей (Ну что? Айда в китайский ресторанчик, там всё такое вкусное!) - в мозг не попадает. ГЭБ стоит там Гэндальфом и такой - ты не пройдёшь! И посохом ещё - хрясь!
Или вот глицин. Тоже аминокислота, тоже в еде его полно. И он же - тормозный нейромедиатор, вырабатывается в мозге. И ГЭБ его тоже из крови в мозг не пропускает. Поэтому, глицин, зашедший через рот, останется едой, в мозг не попадёт. Там свой есть. Правда есть данные, что, если употреблять много глицина, часть всё-таки пролезет и в мозг, но то такое. Там речь про реально большие количества. Даже таблетки глицина в адекватной дозировке не показали эффективности (сорри, глицинщики и прочие биохакеры).
В общем, ГЭБ - это фильтр. Но не просто фильтр, не просто файервол между кровью и мозгом, а высокоизбирательное, динамичное, вдобавок, устройство. Оно жизненно необходимо для нормальной работы центральной нервной системы. Мозг вообще самый требовательный к условиям орган, самый требовательный, и ГЭБ создает для него уникальную среду.
Он решает три ключевые задачи. Первая - защита от токсинов и патогенов. Попадание в мозг потенциально опасных веществ и клеток из крови - недопустимо, и ГЭБ на страже этого. Вторая - поддержание гомеостаза: ГЭБ обеспечивает строго постоянный ионный баланс и оптимальную среду для нейронов. Третья задача - контроль доступа иммунных клеток. Это предотвращает нежелательное воспаление, которое может повредить нейроны. Иммунный ответ какому-нибудь вредоносному агенту - вообще такая палка о двух концах: вроде б и нужен, а вроде б и проблемы из-за него, если он из-под контроля выходит. В мозге такое неконтролируемое прямо совсем не надо исполнять - вот и нет хода периферическим иммунным клеткам туда. Там есть свои специалисты иммунных дел.
Долгое время считалось, что ГЭБ - это такая вполне себе линейная эволюционная надстройка, появившаяся только у позвоночных. Современные данные это опровергают. Структуры, подобные ГЭБ, появлялись в процессе эволюции многократно и независимо в разных группах животных.
У беспозвоночных (например, насекомых) этот барьер уже есть. Он образован глиальными клетками с септированными контактами. У условно примитивных позвоночных (акулы, скаты) барьер тоже может быть глиальным. Но у большинства же развитых позвоночных, включая человека, функцию барьера взяли на себя эндотелиальные клетки сосудов.
Что отдельно доставляет, у всех нас работают плюс-минус общие молекулярные механизмы. Несмотря на разные "кирпичи" этого забора (глия vs эндотелий), молекулярные пути, управляющие формированием и работой барьера, удивительно консервативны от мух до человека.
В человеческом мозге ГЭБ - это не один слой, а сложная нейроваскулярная единица, в которой каждый компонент важен. Основа барьера - это эндотелиальные клетки капилляров мозга. В отличие от сосудов в других органах, они лишены фенестраций (пор) и имеют крайне низкую скорость пиноцитоза (захвата жидкости). Они соединены плотными контактами: белковые комплексы буквально "сшивают" клетки, делая межклеточное пространство непроницаемым для большинства молекул.
Важно понимать, что эта плотная сшивка - не статична. Под действием некоторых веществ и обстоятельств, ГЭБ может начать пропускать что-нибудь, временно или постоянно, во благо это будет или нет - это всё от случая к случаю разные варианты.
Но барьер, конечно, не абсолютен: помимо нежелательных для мозга веществ, кровь доставляет и желательные, жизненно важные. Для них существуют легальные пути.
Пассивная диффузия. Маленькие жирорастворимые молекулы (например, O2, CO2) могут проходить сквозь мембраны клеток.
Транспортеры. Специальные белки-переносчики, например, GLUT1 для глюкозы, обеспечивают доставку необходимых питательных веществ. А вот для того же глутамата транспортёра просто нет - вот он и не попадает в мозг.
Рецептор-опосредованный эндоцитоз: Для крупных молекул (инсулин, трансферрин) есть "система доставки" через рецепторы на поверхности эндотелия.
И даже если какое-то потенциально опасное вещество (или, кстати, лекарство) начинает проникать в эндотелий, его встречают транспортеры-эффлюкс, такие себе обратные насосы. Они активно выбрасывают эти молекулы обратно в кровь, действуя как "вышибалы". Именно из-за этого более 98% потенциальных лекарств для лечения болезней мозга не могут преодолеть ГЭБ. Это - не особо здорово: вот сделали препарат - всем хорош: безопасный, эффективный ин витро или ин силико - а пролезть в мозг, к месту работы он никак не может. Абыдна, да...
Такая вот штука, этот барьер. Дисклеймер для коллег: я знаю, что всё сложнее. Я долго изобретала такой текст, чтобы упростить вопрос без искажений научной сути. Вроде б получилось.
Я - Злобная Биохимичка. Пойду съем глутаматику и глицинчику в составе котлеты - хорошее дело эти аминокислоты. Вкусное. За донаты спасибо!
Пабмед и т.п.: раз, двас, трис.