Гематоэнцефалический барьер и глиальные интерфейсы

Гематоэнцефалический барьер представляет собой селективный интерфейс, отделяющий циркулирующую кровь от паренхимы центральной нервной системы. Он образован преимущественно эндотелиальными клетками капилляров головного мозга, соединенными плотными контактами, и поддерживается перицитами, базальной мембраной и концевыми ножками астроцитов. Вместе с нейронами эти элементы образуют нейроваскулярную единицу, в которой глиальные клетки способствуют формированию и регуляции барьера, а также связывают кровоток с нейронной активностью.

Definition

Гематоэнцефалический барьер — это избирательно проницаемый интерфейс, образованный эндотелиальными клетками головного мозга, соединенными плотными контактами, вместе с перицитами, базальной мембраной и концевыми ножками астроцитов, который контролирует прохождение веществ между кровью и центральной нервной системой.

Scope

Эта тема охватывает клеточную архитектуру гематоэнцефалического барьера и глиальные интерфейсы центральной нервной системы: эндотелий с плотными контактами, перициты и базальную мембрану, концевые ножки астроцитов и пограничную глию (glia limitans), а также концепцию нейроваскулярной единицы, включая нейроваскулярное сопряжение. Материал носит справочно-образовательный характер и не содержит клинических рекомендаций.

Core questions

• Какие клетки образуют гематоэнцефалический барьер и каков вклад каждой из них?
• Как концевые ножки астроцитов связаны с барьером и с пограничной глией (glia limitans)?
• Что такое нейроваскулярная единица?
• Как местный кровоток сопряжен с нейронной активностью?

Key concepts

• Гематоэнцефалический барьер
• Плотные контакты эндотелия
• Перициты и базальная мембрана
• Концевые ножки астроцитов
• Пограничная глия (Glia limitans)
• Нейроваскулярная единица
• Нейроваскулярное сопряжение

Mechanisms

Эндотелиальные клетки капилляров головного мозга герметизированы непрерывными плотными контактами, которые значительно ограничивают парацеллюлярный проход, поэтому большинство молекул должны пересекать барьер посредством регулируемого трансцеллюлярного транспорта; перициты, встроенные в общую базальную мембрану, и концевые ножки астроцитов, окружающие сосуд, способствуют индукции и поддержанию этих барьерных свойств (Daneman & Prat, 2015; Abbott et al., 2006). Концевые ножки астроцитов вместе с пограничной глией (glia limitans), которую они образуют на поверхности мозга, связывают сосудистую систему с нервной тканью. В более широкой нейроваскулярной единице сигнализация между нейронами, астроцитами и сосудистыми клетками регулирует местный кровоток для удовлетворения метаболических потребностей, этот процесс называется нейроваскулярным сопряжением (Iadecola, 2017; Attwell et al., 2010).

Clinical relevance

Целостность гематоэнцефалического барьера имеет центральное значение для понимания доставки лекарств в центральную нервную систему, отека, нейровоспаления и инсульта, а нарушение барьера характерно для многих неврологических состояний. Данная статья описывает нормальную структуру и физиологию для образовательных целей и не является основой для диагностики или лечения.

History

Существование барьера было предположено на основе экспериментов с красителями конца XIX — начала XX века, проведенных Паулем Эрлихом и Эдвином Гольдманом, которые показали, что красители, введенные в кровь, не проникали в мозг, тогда как введенные в спинномозговую жидкость окрашивали его. Позднее электронная микроскопия локализовала барьер в эндотелии с плотными контактами, и постепенно были признаны вклады перицитов и концевых ножек астроцитов. Интегративная концепция нейроваскулярной единицы, рассмотренная Иадеколой (Iadecola, 2017), переосмыслила барьер как одну из функций скоординированного клеточного ансамбля.

Key figures

• Paul Ehrlich
• Edwin Goldmann
• Costantino Iadecola

Seminal works

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

Frequently asked questions

Что именно образует герметизирующий слой гематоэнцефалического барьера?

Герметизирующий слой образуется плотными контактами между эндотелиальными клетками капилляров головного мозга, которые ограничивают движение веществ между клетками; перициты, базальная мембрана и концевые ножки астроцитов помогают индуцировать и поддерживать это свойство.

Что такое нейроваскулярная единица?

Нейроваскулярная единица — это функциональный ансамбль нейронов, астроцитов и сосудистых клеток (эндотелия и перицитов), которые вместе образуют гематоэнцефалический барьер и регулируют местный кровоток в соответствии с нейронной активностью.