Αιματοεγκεφαλικός Φραγμός και Νευροανοσολογική Ρύθμιση

Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός (ΑΕΦ) αποτελεί μια εξαιρετικά εκλεκτική διεπιφάνεια που σχηματίζεται από εξειδικευμένα ενδοθηλιακά κύτταρα, μαζί με αστροκύτταρα, περικύτταρα και τη βασική μεμβράνη, η οποία ελέγχει τη διέλευση μορίων και κυττάρων μεταξύ του αίματος και του κεντρικού νευρικού συστήματος. Περιορίζοντας την ανοσολογική πρόσβαση και ρυθμίζοντας στενά το χημικό περιβάλλον του εγκεφάλου, είναι κεντρικός στον τρόπο αλληλεπίδρασης του νευρικού και του ανοσοποιητικού συστήματος.

Definition

Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός είναι μια εκλεκτικά διαπερατή διεπιφάνεια που σχηματίζεται από στενά συνδεδεμένα εγκεφαλικά ενδοθηλιακά κύτταρα μαζί με τα συσχετιζόμενα αστροκύτταρα, τα περικύτταρα και τη βασική μεμβράνη (τη νευροαγγειακή μονάδα) που ρυθμίζει την ανταλλαγή μορίων και την ανοσολογική πρόσβαση μεταξύ αίματος και κεντρικού νευρικού συστήματος.

Scope

Το παρόν θέμα καλύπτει την κυτταρική δομή του φραγμού και της νευροαγγειακής μονάδας, τους μηχανισμούς που εγκαθιδρύουν και διατηρούν την εκλεκτικότητά του, τον ρόλο του στη ρύθμιση της ανοσολογικής πρόσβασης στον εγκέφαλο, και τις συνέπειες της διαταραχής του φραγμού στη φλεγμονή και τις ασθένειες. Αντιμετωπίζει τον φραγμό ως φυσιολογικό και νευροανοσολογικό θέμα, όχι ως αντικείμενο κλινικής διαχείρισης.

Core questions

• Ποια κυτταρικά και μοριακά χαρακτηριστικά καθιστούν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό εκλεκτικά διαπερατό;
• Πώς συνεργάζονται τα αστροκύτταρα, τα περικύτταρα και τα ενδοθηλιακά κύτταρα ως νευροαγγειακή μονάδα;
• Πώς ρυθμίζει ο φραγμός την είσοδο ανοσολογικών κυττάρων στο κεντρικό νευρικό σύστημα;
• Τι συμβαίνει όταν ο φραγμός διαταράσσεται στη φλεγμονή ή σε ασθένειες;

Key concepts

• Στενές συνδέσεις της εγκεφαλικής ενδοθηλιακής επένδυσης
• Νευροαγγειακή μονάδα
• Αστρικά άκρα
• Περικύτταρα
• Συστήματα εκλεκτικής μεταφοράς
• Ανοσολογική προστασία και ρυθμιζόμενη ανοσολογική πρόσβαση
• Διαταραχή και διαπερατότητα του φραγμού

Mechanisms

Τα εγκεφαλικά ενδοθηλιακά κύτταρα συνδέονται με συνεχείς στενές συνδέσεις που περιορίζουν αυστηρά την παρακυτταρική διάχυση, και εκφράζουν εξειδικευμένους μεταφορείς και αντλίες εκροής που καθορίζουν ποια μόρια διαπερνούν. Τα αστρικά άκρα και τα περικύτταρα αλληλεπιδρούν με το ενδοθήλιο για να επάγουν και να διατηρήσουν αυτές τις ιδιότητες του φραγμού, σχηματίζοντας τη νευροαγγειακή μονάδα. Αυτή η αρχιτεκτονική περιορίζει την ελεύθερη είσοδο ανοσολογικών κυττάρων και κυκλοφορούντων μεσολαβητών, συμβάλλοντας στο ρυθμιζόμενο ανοσολογικό περιβάλλον του εγκεφάλου. Η φλεγμονώδης σηματοδότηση μπορεί να χαλαρώσει τις συνδέσεις και να αυξήσει τη διαπερατότητα, επιτρέποντας τη διείσδυση ανοσολογικών κυττάρων και την έκθεση του νευρικού ιστού σε συστατικά του πλάσματος.

Clinical relevance

Η δυσλειτουργία του αιματοεγκεφαλικού φραγμού συνοδεύει πολλές νευρολογικές και νευροφλεγμονώδεις καταστάσεις, και οι ιδιότητες του φραγμού επηρεάζουν έντονα ποιοι θεραπευτικοί παράγοντες μπορούν να φτάσουν στον εγκέφαλο. Η παρούσα καταχώριση περιγράφει τη φυσιολογία και πώς παράγονται τα στοιχεία· είναι εκπαιδευτική και όχι πηγή ατομικής διαγνωστικής ή θεραπευτικής συμβουλής.

History

Η έννοια του φραγμού προέκυψε από παρατηρήσεις του τέλους του 19ου και αρχών του 20ου αιώνα ότι οι βαφές που εγχέονταν στο αίμα δεν χρωμάτιζαν τον εγκέφαλο, υποδηλώνοντας έναν φραγμό μεταξύ αίματος και νευρικού ιστού. Μελέτες υπερδομής αργότερα εντόπισαν τον φραγμό στις στενές συνδέσεις των εγκεφαλικών ενδοθηλιακών κυττάρων, και η επακόλουθη εργασία καθιέρωσε τη συμβολή των αστροκυττάρων και των περικυττάρων, οδηγώντας στην ολοκληρωμένη έννοια της νευροαγγειακής μονάδας.

Debates

Πόσο 'ανοσολογικά προστατευμένος' είναι ο κεντρικός νευρικός ιστός;

Ο εγκέφαλος περιγραφόταν εδώ και πολύ καιρό ως ανοσολογικά προστατευμένος, αλλά τώρα είναι κατανοητό ότι η ανοσολογική παρακολούθηση και η ρυθμιζόμενη ανοσολογική πρόσβαση συμβαίνουν υπό στενό έλεγχο αντί να απουσιάζουν, έτσι η παλαιότερη απόλυτη έννοια της προστασίας έχει βελτιωθεί προς την κατεύθυνση της ρυθμιζόμενης πρόσβασης.

Key figures

• N. Joan Abbott
• Richard Daneman
• Richard Ransohoff
• Costantino Iadecola

Seminal works

• abbott-2010
• obermeier-2013
• abbott-2006

Frequently asked questions

Τι είναι η νευροαγγειακή μονάδα;

Είναι το λειτουργικό σύνολο των εγκεφαλικών ενδοθηλιακών κυττάρων, των περικυττάρων, των αστρικών άκρων, της βασικής μεμβράνης και των κοντινών νευρώνων που μαζί εγκαθιδρύουν και ρυθμίζουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό και τη ροή του αίματος.

Γιατί είναι σημαντικός ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός για τη φαρμακευτική θεραπεία;

Επειδή ο φραγμός περιορίζει αυστηρά ποια μόρια εισέρχονται στον εγκέφαλο, πολλά φάρμακα δεν μπορούν να φτάσουν στο κεντρικό νευρικό σύστημα σε αποτελεσματικές ποσότητες, γεγονός που αποτελεί κεντρική πρόκληση στην ανάπτυξη θεραπειών για εγκεφαλικές διαταραχές.