血液脳関門とグリア界面

血液脳関門は、循環血液と中枢神経系実質を隔てる選択的界面です。主に、タイトジャンクションで結合した脳毛細血管内皮細胞によって形成され、周皮細胞、基底膜、およびアストロサイトの終足によって支持されています。これらの要素はニューロンとともに神経血管単位を形成し、その中でグリア細胞は関門の確立と調節、および血流と神経活動の結合を助けています。

Definition

血液脳関門は、タイトジャンクションで結合した脳内皮細胞が周皮細胞、基底膜、アストロサイト終足とともに形成する選択的透過性界面であり、血液と中枢神経系の間の物質の通過を制御しています。

Scope

このトピックでは、血液脳関門と中枢神経系のグリア界面の細胞構造について扱います。具体的には、タイトジャンクション内皮、周皮細胞と基底膜、アストロサイト終足とグリアリミタンス、および神経血管結合を含む神経血管単位の概念です。これは教育的な参照情報であり、臨床的なガイダンスを提供するものではありません。

Core questions

• 血液脳関門を形成する細胞は何ですか、またそれぞれどのような寄与をしていますか？
• アストロサイト終足は関門およびグリアリミタンスとどのように関連していますか？
• 神経血管単位とは何ですか？
• 局所血流は神経活動とどのように結合していますか？

Key concepts

• 血液脳関門
• 内皮タイトジャンクション
• 周皮細胞と基底膜
• アストロサイト終足
• グリアリミタンス
• 神経血管単位
• 神経血管結合

Mechanisms

脳毛細血管内皮細胞は、連続したタイトジャンクションによって密閉されており、傍細胞経路での通過を大きく制限するため、ほとんどの分子は調節された経細胞輸送によって通過する必要があります。共有基底膜に埋め込まれた周皮細胞と、血管を包むアストロサイト終足は、これらの関門特性の誘導と維持に寄与しています（Daneman & Prat, 2015; Abbott et al., 2006）。アストロサイト終足は、脳表面で形成するグリアリミタンスとともに、血管系を神経組織に連結しています。より広範な神経血管単位では、ニューロン、アストロサイト、血管細胞間のシグナル伝達が、代謝要求を満たすように局所血流を調整します。このプロセスは神経血管結合（neurovascular coupling）と呼ばれています（Iadecola, 2017; Attwell et al., 2010）。

Clinical relevance

血液脳関門の完全性は、中枢神経系への薬物送達、浮腫、神経炎症、脳卒中を理解する上で中心的な役割を果たしており、多くの神経疾患で関門の破綻が特徴として見られます。この項目は、教育的な参考情報として正常な構造と生理学を記述するものであり、診断や治療の根拠となるものではありません。

History

この関門は、19世紀後半から20世紀初頭にかけてのパウル・エールリヒとエドウィン・ゴールドマンによる色素実験から推測されました。これらの実験では、血液に注入された色素は脳には到達しないが、脳脊髄液に注入された色素は脳を染色することが示されました。その後、電子顕微鏡によって関門がタイトジャンクション内皮に局在することが確認され、周皮細胞とアストロサイト終足の寄与が次第に認識されるようになりました。イアデコラ（Iadecola, 2017）によって概説された神経血管単位の統合的な概念は、関門を協調的な細胞アンサンブルの一機能として再構築しました。

Key figures

• Paul Ehrlich
• Edwin Goldmann
• Costantino Iadecola

Seminal works

• daneman-2015
• abbott-2006
• iadecola-2017

Frequently asked questions

血液脳関門の「密閉」は実際に何によって形成されていますか？

密閉は、脳毛細血管内皮細胞間のタイトジャンクションによって形成され、細胞間の物質の移動を制限します。周皮細胞、基底膜、およびアストロサイト終足がこの特性の誘導と維持を助けています。

神経血管単位とは何ですか？

神経血管単位は、ニューロン、アストロサイト、および血管細胞（内皮と周皮細胞）の機能的なアンサンブルであり、これらが共同で血液脳関門を形成し、神経活動に合わせて局所血流を調整します。