Veri-aivoeste ja neuroimmuuniregulaatio

Veri-aivoeste on erittäin selektiivinen rajapinta, jonka muodostavat erikoistuneet endoteelisolut yhdessä astrosyyttien, perisyyttien ja tyvikalvon kanssa ja joka säätelee molekyylien ja solujen kulkeutumista verenkierron ja keskushermoston välillä. Rajoittamalla immuunijärjestelmän pääsyä ja säätelemällä tarkasti aivojen kemiallista ympäristöä se on keskeinen hermoston ja immuunijärjestelmän vuorovaikutuksessa.

Definition

Veri-aivoeste on selektiivisesti läpäisevä rajapinta, jonka muodostavat tiiviisti yhteen liittyneet aivojen endoteelisolut yhdessä niihin liittyvien astrosyyttien, perisyyttien ja tyvikalvon (neurovaskulaarinen yksikkö) kanssa ja joka säätelee molekyylien vaihtoa ja immuunijärjestelmän pääsyä verenkierron ja keskushermoston välillä.

Scope

Tämä aihe kattaa esteen solurakenteen ja neurovaskulaarisen yksikön, sen selektiivisyyttä luovat ja ylläpitävät mekanismit, sen roolin immuunijärjestelmän pääsyn säätelyssä aivoihin sekä esteen häiriintymisen seuraukset tulehduksessa ja sairauksissa. Se käsittelee estettä fysiologisena ja neuroimmuunologisena aiheena, ei kliinisenä hoitoaiheena.

Core questions

• Mitä solullisia ja molekyylillisiä piirteitä tekee veri-aivoesteestä selektiivisesti läpäisevän?
• Miten astrosyytit, perisyyttit ja endoteelisolut tekevät yhteistyötä neurovaskulaarisena yksikkönä?
• Miten este säätelee immuunisolujen pääsyä keskushermostoon?
• Mitä tapahtuu, kun este häiriintyy tulehduksessa tai sairaudessa?

Key concepts

• Aivojen endoteelin tiiviit liitokset
• Neurovaskulaarinen yksikkö
• Astrosyyttien jalkautumat
• Perisyyttit
• Selektiiviset kuljetusjärjestelmät
• Immuunietuoikeus ja säännelty immuunijärjestelmän pääsy
• Esteen häiriintyminen ja läpäisevyys

Mechanisms

Aivojen endoteelisolut ovat yhteydessä toisiinsa jatkuvilla tiiviillä liitoksilla, jotka rajoittavat voimakkaasti paracellularista diffuusiota, ja ne ilmentävät erikoistuneita kuljettajia ja effluksipumppuja, jotka säätelevät molekyylien ylitystä. Astrosyyttien jalkautumat ja perisyyttit ovat vuorovaikutuksessa endoteelin kanssa indusoidakseen ja ylläpitääkseen näitä esteominaisuuksia muodostaen neurovaskulaarisen yksikön. Tämä arkkitehtuuri rajoittaa immuunisolujen ja verenkierron välittäjäaineiden vapaata pääsyä, mikä edistää aivojen säänneltyä immuuniympäristöä. Tulehduksellinen signalointi voi löysätä liitoksia ja lisätä läpäisevyyttä, sallien immuunisolujen tunkeutumisen ja hermokudoksen altistumisen plasma-komponenteille.

Clinical relevance

Veri-aivoesteen toimintahäiriö liittyy moniin neurologisiin ja neuroinflammatorisiin tiloihin, ja esteen ominaisuudet vaikuttavat voimakkaasti siihen, mitkä terapeuttiset aineet pääsevät aivoihin. Tämä artikkeli kuvaa fysiologiaa ja sitä, miten todisteita tuotetaan; se on koulutuksellinen eikä yksilöllisen diagnostiikan tai hoito-ohjeiden lähde.

History

Esteen käsite syntyi 1800-luvun lopun ja 1900-luvun alun havainnoista, joiden mukaan verisuoniin injektoidut väriaineet eivät värjänneet aivoja, mikä viittasi esteeseen verenkierron ja hermokudoksen välillä. Ultrastruktuuritutkimukset paikansivat myöhemmin esteen aivojen endoteelisolujen tiiviisiin liitoksiin, ja myöhempi työ vahvisti astrosyyttien ja perisyyttien osuuden, mikä johti neurovaskulaarisen yksikön integroidun käsitteen muodostumiseen.

Debates

Kuinka 'immuunietuoikeutettu' keskushermosto on?

Aivoja kuvattiin pitkään immuunietuoikeutettuna, mutta nykyään ymmärretään, että immuunivalvonta ja säännelty immuunijärjestelmän pääsy tapahtuvat tiukassa valvonnassa sen sijaan, että ne puuttuisivat kokonaan, joten vanha absoluuttinen etuoikeuden käsite on tarkentunut säänneltyyn pääsyyn.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Mikä on neurovaskulaarinen yksikkö?

Se on aivojen endoteelisolujen, perisyyttien, astrosyyttien jalkautumien, tyvikalvon ja läheisten neuronien toiminnallinen kokonaisuus, jotka yhdessä muodostavat ja säätelevät veri-aivoestettä ja verenkiertoa.

Miksi veri-aivoeste on tärkeä lääkehoidolle?

Koska este rajoittaa tiukasti, mitkä molekyylit pääsevät aivoihin, monet lääkkeet eivät pääse keskushermostoon tehokkaina määrinä, mikä on keskeinen haaste aivohäiriöiden hoitojen kehittämisessä.