Bariera krew-mózg powstaje dzięki skojarzeniu dwóch podstawowych mechanizmów: fizycznego (związanego z anatomiczną budową ciała) oraz biochemicznego (bazującego na inaktywacji substancji), które nie powinny przedostawać się do płynu mózgowo-rdzeniowego i neuronów w obrębie ośrodkowego układu nerwowego.

Kiedy kształtuje się bariera krew-mózg?

Bariera krew-mózg kształtuje się we wczesnych fazach rozwoju organizmu. Pozwala na stworzenie mózgowi stabilnych warunków funkcjonowania, które nie podlegają znacznym zaburzeniom równowagi wodno-elektrolitowej, kwasowo-zasadowej czy nadmiernemu oddziaływaniu niektórych hormonów i części substancji wpływających na obwodzie ciała na pracę układu nerwowego (neuroprzekaźników). Uważa się, że pełną dojrzałość i funkcjonalność bariera uzyskuje około 6. miesiąca życia dziecka.

Budowa bariery krew-mózg

Ogólnie rzecz biorąc, mózg jest w maksymalnym możliwym stopniu izolowany przed kontaktem ze środowiskiem zewnętrznym. Zawieszony jest w płynie mózgowo-rdzeniowym, który nie tylko stanowi dla niego mechaniczne zabezpieczenie, ale też jest źródłem, z którego mózg czerpie substancje odżywcze i do którego oddaje część produktów przemiany materii. Komórki nerwowe mózgu (neurony) w większości nie mają bezpośredniego kontaktu z substancjami napływającymi z innych części ciała. Otoczone są astrocytami, które stanowią dla nich swego rodzaju rusztowanie, a jednocześnie filtrują wszystkie związki chemiczne, które docierają do mózgu. Ta „izolacja” wpływa znacząco na stabilność i bezpieczeństwo neuronów wykonujących najbardziej skomplikowane i decydujące o ludzkim życiu procesy.

Jaką budowę i jakie funkcje pełni układ nerwowy człowieka? Odpowiedź na filmie:

Bariera krew-mózg tworzy się i funkcjonuje w dwóch warstwach: fizycznej i biochemicznej. Struktura naczyń włosowatych w obrębie ośrodkowego układu nerwowego zapobiega przesączaniu się płynów i przenikaniu substancji pomiędzy komórkami śródbłonka wyściełającymi naczynia od wewnątrz (tak jak dzieje się to w innych częściach ciała). Dlatego do mózgu docierają tylko te substancje, które są przez śródbłonek „przepuszczone”. Odbywa się to w formie pasywnej dyfuzji potrzebnych substancji lub aktywnego transportu przez białka receptorowe znajdujące się na błonie wewnętrznej naczynia. Ujmując ten skomplikowany mechanizm w uproszczeniu: substancja jest wychwytywana przez śródbłonek po stronie naczynia, przenoszona przez jego cytoplazmę i uwolniona do mózgu „po drugiej stronie komórki”. Związki chemiczne, które „nie pasują” do białek receptorowych, nie są przenoszone. Tworzy to fizyczną barierę segregującą substancje przenikające do mózgu – oddzielającą te, które muszą być od niego izolowane.

Bariera biochemiczna działa głównie na poziomie astrocytów. Komórki te „sprawdzają” napływające do nich związki chemiczne. „Właściwe” są przepuszczane do neuronów, zaś te, które nie powinny się tam dostać, są inaktywowane, czyli metabolizowane do związków obojętnych lub łączone z innymi cząsteczkami w kompleksy niemające działania biologicznego.

Bariera krew-mózg u dzieci

Tworzenie się mechanizmów działania bariery krew-mózg jest procesem stopniowym i u niemowląt jej szczelność nie jest tak duża jak u osób dorosłych. Wiąże się to nie tylko z faktem dojrzewania anatomicznego i czynnościowego organizmu, ale również z tym, że w okresie najintensywniejszego rozwoju przenikanie niektórych substancji musi być większe niż w dorosłym życiu. Według niektórych źródeł może to powodować większą wrażliwość dzieci na czynniki zewnętrzne (toksyny, czynniki infekcyjne) i stanowić przyczynę częstszych zachorowań na niektóre schorzenia.

Wpływ chorób na barierę krew-mózg

Niektóre choroby znacząco ograniczają działanie bariery krew-mózg i zwiększają jej przenikalność. Dotyczy to przede wszystkim chorób zapalnych i infekcji. Wydzielanie się mediatorów zapalenia i mechanizmy immunologiczne powodują, że przez barierę łatwiej mogą przenikać różne substancje endogenne (np. katecholaminy) lub egzogenne (patogeny, toksyny). Nasila to objawy związane bezpośrednio z przebiegiem choroby, komplikuje jej przebieg i wydłuża czas niezbędny do wyleczenia oraz odtworzenia fizjologicznej regulacji w obrębie ośrodkowego układu nerwowego.

Bariera krew-mózg jest poważnie naruszana w przebiegu nowotworów złośliwych ośrodkowego układu nerwowego (pierwotnych lub przerzutowych) oraz po ciężkich urazach czaszkowo-mózgowych.

Leki a bariera krew-mózg

Działanie bariery krew-mózg sprawia, że nie wszystkie leki przenikają do ośrodkowego układu nerwowego. Dlatego wyleczenie dwóch infekcji spowodowanych przez tę samą bakterię – w obrębie mózgu i poza nim – może wymagać zastosowania zupełnie innych leków. Wiadomo na przykład, że powszechnie stosowany antybiotyk – erytromycyna – nie działa w obrębie mózgowia.