Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жартылай өткізгіш капилляр шекарасы, қан құрамының миға таңдаулы түрде өтуіне мүмкіндік береді.
Semipermeable capillary border that allows selective passage of blood constituents into the brain
Қан-ми кедергісі (ҚМК) – қан айналымы жүйесі мен орталық нерв жүйесі арасындағы ерітінділер мен химиялық заттардың тасымалын реттейтін, эндотелиялық жасушалардың жоғары селективті жартылай өткізгіш шекарасы, осылайша миды қандағы зиянды немесе қажетсіз заттардан қорғайды. Қан-ми кедергісі капилляр қабырғасының эндотелиялық жасушаларынан, капиллярды жабатын астроциттердің ұштарынан және капиллярдың негіздік мембранасына енген перициттерден тұрады. Бұл жүйе кейбір кіші молекулалардың пассивті диффузия арқылы өтуіне, сондай-ақ нейрондық функция үшін өте маңызды түрлі қоректік заттардың, иондардың, органикалық аниондардың және глюкоза, аминқышқылдары сияқты макромолекулалардың таңдаулы және белсенді тасымалдануын қамтамасыз етеді. Қан-ми кедергісі патогендердің өтуін, қандағы ерітінділердің диффузиясын және үлкен немесе суды тартатын молекулалардың мидың жұлындық сұйықтығына өтуін шектейді, ал гидрофобты молекулалардың (O2, CO2, гормондар) және кішкентай поляр емес молекулалардың диффузиясына мүмкіндік береді. Кедергі жасушалары белгілі бір тасымалдау ақуыздарын пайдаланып, глюкоза сияқты метаболизм өнімдерін кедергі арқылы белсенді түрде тасымалдайды. Бұл кедергі сонымен қатар орталық нерв жүйесіне иммундық факторлардың, мысалы, сигнал молекулалары, антиденелер және иммундық жасушалардың өтуін шектейді, осылайша миды сыртқы иммундық оқиғаларға байланысты зақымданудан қорғайды. Мидың нейрондық тізбектеріндегі сезімдік және секреторлық интеграцияға қатысатын арнайы ми құрылымдары – циркумвентрикулярлық органдар мен қақпарық торы – керісінше, жоғары өткізгіш капиллярларға ие.
The blood–brain barrier (BBB) is a highly selective semipermeable border of endothelial cells that regulates the transfer of solutes and chemicals between the circulatory system and the central nervous system, thus protecting the brain from harmful or unwanted substances in the blood. The blood–brain barrier is formed by endothelial cells of the capillary wall, astrocyte end feet ensheathing the capillary, and pericytes embedded in the capillary basement membrane. This system allows the passage of some small molecules by passive diffusion, as well as the selective and active transport of various nutrients, ions, organic anions, and macromolecules such as glucose and amino acids that are crucial to neural function. The blood–brain barrier restricts the passage of pathogens, the diffusion of solutes in the blood, and large or hydrophilic molecules into the cerebrospinal fluid, while allowing the diffusion of hydrophobic molecules (O2, CO2, hormones) and small non polar molecules. Cells of the barrier actively transport metabolic products such as glucose across the barrier using specific transport proteins. The barrier also restricts the passage of peripheral immune factors, like signaling molecules, antibodies, and immune cells, into the CNS, thus insulating the brain from damage due to peripheral immune events. Specialized brain structures participating in sensory and secretory integration within brain neural circuits—the circumventricular organs and choroid plexus—have in contrast highly permeable capillaries.
Құрылымы
БББ – ми капиллярларының эндотелийлік жасушалары арасындағы тығыз байланыстардың таңдаулылығынан туындайды, бұл еріген заттардың өтуін шектейді. Астроциттік аяқтар деп аталатын (сондай-ақ "глия лимитанс" деп те аталады) астроциттердің ұзын өскіндері БББ-ның эндотелийлік жасушаларын қоршап, оларға биохимиялық қолдау көрсетеді. БББ, қан-цереброспиналдық сұйықтық кедергісінен, яғни хориоидтық плексустың хориоидтық жасушаларының функциясынан және осындай кедергілердің барлық саласының бір бөлігі ретінде қарастырылатын қан-торлық кедергіден ерекшеленеді. Адам миындағы барлық қан тамырлары БББ қасиеттерін көрсетпейді. Мұндай мысалдарға перивентрикулярлық органдар, үшінші және төртінші қарыншалардың жоғарғы бөліктері, диэнцефалонның үстіндегі қызыл бездегі капиллярлар және қызыл без жатады. Қызыл без мелатонин гормонын "тікелей жүйелік қан айналымына" бөліп шығарады, сондықтан мелатонин қан-ми кедергісіне ұшырамайды.
The BBB results from the selectivity of the tight junctions between the endothelial cells of brain capillaries, restricting the passage of solutes. Astrocyte cell projections called astrocytic feet (also known as "glia limitans") surround the endothelial cells of the BBB, providing biochemical support to those cells. The BBB is distinct from the quite similar blood cerebrospinal fluid barrier, which is a function of the choroidal cells of the choroid plexus, and from the blood retinal barrier, which can be considered a part of the whole realm of such barriers. Not all vessels in the human brain exhibit BBB properties. Some examples of this include the circumventricular organs, the roof of the third and fourth ventricles, capillaries in the pineal gland on the roof of the diencephalon and the pineal gland. The pineal gland secretes the hormone melatonin "directly into the systemic circulation", thus melatonin is not affected by the blood–brain barrier.
Даму
Бала туған кезде қан-ми тосқауылы толыққанды жұмыс істейтіндей көрінеді. P гликопротеин, тасымалдаушы, эмбрионалдық эндотелийде-ақ болады. Қан арқылы тасымалданатын әртүрлі заттардың миға сіңуін өлшеу нәтижесінде, жаңа туған эндотелиялық жасушалар ересектердегілермен функционалдық тұрғыдан ұқсас екені анықталды, бұл туған кезде таңдаулы қан-ми тосқауылының жұмыс істейтінін көрсетеді. Егешқұйрықтарда даму кезінде Claudin 5 жоғалуы өлімге алып келеді және қан-ми тосқауылының мөлшері бойынша селективті босауына себеп болады.
The BBB appears to be functional by the time of birth. P glycoprotein, a transporter, exists already in the embryonal endothelium. Measurement of brain uptake of various blood borne solutes showed that newborn endothelial cells were functionally similar to those in adults, indicating that a selective BBB is operative at birth. In mice, Claudin 5 loss during development is lethal and results in size selective loosening of the BBB.
Функция
Қан-мұғза бөгеті ми тінін қан ағынымен таралатын патогендер мен басқа да потенциалды түрде зиянды заттардан тиімді қорғайды. Сәйкесінше, қан арқылы миға жұғатын инфекциялар сирек кездеседі. Кейбір жағдайларда, дәріні тікелей омыртқа-жұлын сұйықтығына енгізу қажет, онда ол қан-омыртқа-жұлын бөгетін өтпелі және миға енуі мүмкін.
The blood–brain barrier acts effectively to protect brain tissue from circulating pathogens and other potentially toxic substances. Accordingly, blood borne infections of the brain are rare. In some cases, a drug has to be administered directly into the cerebrospinal fluid where it can enter the brain by crossing the blood cerebrospinal fluid barrier.
Қиыршық мүшелері
Циркумвентрикулярлы органдар (ЦВО) – мидағы төртінші қарыншаға немесе үшінші қарыншаға жақын орналасқан жеке құрылымдар. Олар қан-ми тосқаулына ұқсамайтын, өткізгіш эндотелий жасушалары бар тығыз капиллярлармен сипатталады. Жоғары өткізгіш капиллярлары бар ЦВО-ға пострэма аймағы, субфорникальды орган, ламина терминалының тамырлық органы, медиандық эминенс, қызыл без және гипофиз безінің үш бөлігі кіреді. Сенсорлық ЦВО-ның (пострэма аймағы, субфорникальды орган, ламина терминалының тамырлық органы) өткізгіш капиллярлары жүйелік қандағы айналымдағы сигналдарды жылдам анықтауға мүмкіндік береді, ал секреторлық ЦВО-ның (медиандық эминенс, қызыл без, гипофиз бөліктері) капиллярлары мидан шыққан сигналдарды айналымдағы қанға тасымалдауды жеңілдетеді.
Circumventricular organs (CVOs) are individual structures located adjacent to the fourth ventricle or third ventricle in the brain, and are characterized by dense capillary beds with permeable endothelial cells unlike those of the blood–brain barrier. Included among CVOs having highly permeable capillaries are the area postrema, subfornical organ, vascular organ of the lamina terminalis, median eminence, pineal gland, and three lobes of the pituitary gland. Permeable capillaries of the sensory CVOs (area postrema, subfornical organ, vascular organ of the lamina terminalis) enable rapid detection of circulating signals in systemic blood, while those of the secretory CVOs (median eminence, pineal gland, pituitary lobes) facilitate transport of brain derived signals into the circulating blood.
Арнайы өткізгіш аймақтар
Қан-мұғза кедергісінің "артындағы" ми ұлпасы мен белгілі бір ЖСО-ларда қан сигналдарына "ашық" аймақтар арасындағы шекаралық аймақтарда, әдеттегі ми капиллярларынан гөрі көбірек тесіктелген, бірақ ЖСО капиллярлары сияқты өткізгіш емес, мамандандырылған гибридті капиллярлар бар. Мұндай аймақтар postremanucleus tractus solitarii (NTS) және медиандық эминенция – гипоталамус доғасы ядросының шекарасында орналасқан. Бұл аймақтар, NTS және доға тәрізді ядролар сияқты, әртүрлі нейрондық тізбектерге қатысқан ми құрылымдарының қан сигналдарын қабылдап, оларды нейрондық шығысқа жіберу үшін жылдам транзит аймақтары ретінде жұмыс істейтін сияқты көрінеді. Нейропротективтік қызметінде қан-мұғза кедергісі миға көптеген маңызды диагностикалық және терапиялық заттардың жеткізілуін қиындатады. Диагностика мен терапияда тиімді болуы мүмкін терапиялық молекулалар мен антиденелер клиникалық тиімділікке жеткілікті мөлшерде БББ арқылы өте алмайды. Мидағы дәрілерді бағыттау механизмі БББ арқылы немесе "артынан" өтуді қамтиды. БББ арқылы бір дозада дәрілік заттарды жеткізу үшін оның осмостық жолмен, биохимиялық жолмен (брадикинин сияқты вазоактивті заттарды қолдану арқылы) немесе тіпті жоғары интенсивті фокустық ультрадыбыс (HIFU) әсерімен бұзылуы қажет. БББ арқылы өтудің басқа да әдістеріне эндогендік тасымалдау жүйелерін пайдалану кіруі мүмкін, оның ішінде тасымалдаушылар арқылы тасымалданатын заттар (мысалы, глюкоза және аминқышқылдары), инсулин немесе трансферрин үшін рецептор арқылы транситоз, сондай-ақ p гликопротеині сияқты белсенді эффлюкс тасымалдаушыларын тоқтату кіреді.
The border zones between brain tissue "behind" the blood–brain barrier and zones "open" to blood signals in certain CVOs contain specialized hybrid capillaries that are leakier than typical brain capillaries, but not as permeable as CVO capillaries. Such zones exist at the border of the area postrema—nucleus tractus solitarii (NTS), and median eminence—hypothalamic arcuate nucleus. These zones appear to function as rapid transit regions for brain structures involved in diverse neural circuits—like the NTS and arcuate nucleus—to receive blood signals which are then transmitted into neural output. In its neuroprotective role, the blood–brain barrier functions to hinder the delivery of many potentially important diagnostic and therapeutic agents to the brain. Therapeutic molecules and antibodies that might otherwise be effective in diagnosis and therapy do not cross the BBB in adequate amounts to be clinically effective. Mechanisms for drug targeting in the brain involve going either "through" or "behind" the BBB. Modalities for drug delivery to the brain in unit doses through the BBB entail its disruption by osmotic means, or biochemically by the use of vasoactive substances, such as bradykinin, or even by localized exposure to high intensity focused ultrasound (HIFU). Other methods used to get through the BBB may entail the use of endogenous transport systems, including carrier mediated transporters, such as glucose and amino acid carriers, receptor mediated transcytosis for insulin or transferrin, and the blocking of active efflux transporters such as p glycoprotein.
Нанобөлшектер
Нанотехнология дәрілерді гематоэнцефалиялық бөгет (ГЭБ) арқылы жеткізуге қабілеттілігі үшін алдын ала зерттеулерден өтуде. Шашыраңқы эндотелий жасушалары және олармен байланысты перициттер ісіктерде бұрмаланған болуы мүмкін, ал ми ісіктерінде гематоэнцефалиялық бөгет әрқашан толық болмауы мүмкін. 400 дальтоннан кем массасы бар майда еритін молекулалар липидтер арқылы пассивті диффузия арқылы ГЭБ-ті еркін өте алады.
Nanotechnology is under preliminary research for its potential to facilitate the transfer of drugs across the BBB. Capillary endothelial cells and associated pericytes may be abnormal in tumors and the blood–brain barrier may not always be intact in brain tumors. Fat soluble molecules less than 400 daltons in mass can freely diffuse past the BBB through lipid mediated passive diffusion.
Тарих
1898 жылы жүргізілген зерттеуде жануарлардың қанына төмен концентрацияда "өт тұздары" енгізілгенде олардың мінез-құлқына әсер етпегені байқалды. Осылайша, теория бойынша, тұздар миға енбеген. Екі жылдан кейін Макс Левандовский 1900 жылы "қан-ми кедергісі" терминін алғаш рет қолданған болуы мүмкін, бұл гипотезалық жартылай өткізгіш мембранаға сілтеме жасайды. "Қан-ми кедергісі" терминінің авторлығы туралы пікірталас бар, көбінесе бұл термин Левандовскийге жатқызылады, бірақ оның еңбектерінде кездеспейді. Бұл терминнің авторы Лина Стерн болуы мүмкін. Стерн – орыс ғалымы, ол өз еңбектерін орыс және француз тілдерінде жариялаған. Оның жарияланымдары мен ағылшын тілінде сөйлейтін ғалымдар арасындағы тілдік кедергі оның еңбегін терминнің аз танымал бастауына айналдырған болуы мүмкін. Осы уақыт аралығында бактериолог Пол Эрлих микроскопиялық зерттеулерде қолданылатын бояулау әдісін зерттеді, бұл әдіс химиялық бояулардың көмегімен ұсақ биологиялық құрылымдарды көруге мүмкіндік береді. Эрлих осы бояулардың бірнешеуін (әсіресе, сол кезде кеңінен қолданылған анилин бояуларын) енгізген кезде, бояу кейбір жануарлардың барлық мүшелерін, миын қоспағанда, бояды. Эрлих сол кезде мидың бояуды аз сіңіргенін осының себебі деп түсіндірді. Алайда, 1913 жылы Эдвин Голдман (Эрлихтің шәкірттерінің бірі) бояуды жануарлардың миындағы ми-жұлын сұйықтығына тікелей енгізді. Ол мидың боялғанын, ал дененің қалған бөлігінің боялмағанын анықтады, бұл екеуінің арасында бөлініс бар екенін көрсетті. Сол кезде кедергінің қан тамырларынан пайда болатыны ойланды, себебі көзге көрінетін мембрана табылған жоқ.
A 1898 study observed that low concentration "bile salts" failed to affect behavior when injected into the blood of animals. Thus, in theory, the salts failed to enter the brain. Two years later, Max Lewandowsky may have been the first to coin the term "blood–brain barrier" in 1900, referring to the hypothesized semipermeable membrane. There is some debate over the creation of the term blood–brain barrier as it is often attributed to Lewandowsky, but it does not appear in his papers. The creator of the term may have been Lina Stern. Stern was a Russian scientist who published her work in Russian and French. Due to the language barrier between her publications and English speaking scientists, this could have made her work a lesser known origin of the term. All the while, bacteriologist Paul Ehrlich was studying staining, a procedure that is used in many microscopy studies to make fine biological structures visible using chemical dyes. As Ehrlich injected some of these dyes (notably the aniline dyes that were then widely used), the dye stained all of the organs of some kinds of animals except for their brains. At that time, Ehrlich attributed this lack of staining to the brain simply not picking up as much of the dye. However, in a later experiment in 1913, Edwin Goldmann (one of Ehrlich's students) injected the dye directly into the cerebrospinal fluid of animal brains. He found then the brains did become dyed, but the rest of the body did not, demonstrating the existence of a compartmentalization between the two. At that time, it was thought that the blood vessels themselves were responsible for the barrier, since no obvious membrane could be found.