Гематоэнцефалический барьер и нейроиммунная регуляция

Гематоэнцефалический барьер представляет собой высокоселективный интерфейс, образованный специализированными эндотелиальными клетками, а также астроцитами, перицитами и базальной мембраной, который контролирует прохождение молекул и клеток между кровью и центральной нервной системой. Ограничивая доступ иммунных клеток и жестко регулируя химическую среду мозга, он играет центральную роль во взаимодействии нервной и иммунной систем.

Definition

Гематоэнцефалический барьер — это избирательно проницаемый интерфейс, образованный плотно соединенными эндотелиальными клетками мозга вместе с ассоциированными астроцитами, перицитами и базальной мембраной (нейроваскулярная единица), который регулирует молекулярный обмен и доступ иммунных клеток между кровью и центральной нервной системой.

Scope

Эта тема охватывает клеточную структуру барьера и нейроваскулярной единицы, механизмы, которые устанавливают и поддерживают его селективность, его роль в регуляции доступа иммунных клеток к мозгу, а также последствия нарушения барьера при воспалении и заболеваниях. Она рассматривает барьер как физиологическую и нейроиммунную тему, а не как предмет клинического управления.

Core questions

• Какие клеточные и молекулярные особенности делают гематоэнцефалический барьер избирательно проницаемым?
• Как астроциты, перициты и эндотелиальные клетки взаимодействуют как нейроваскулярная единица?
• Как барьер регулирует проникновение иммунных клеток в центральную нервную систему?
• Что происходит, когда барьер нарушается при воспалении или заболевании?

Key concepts

• Плотные контакты эндотелия мозга
• Нейроваскулярная единица
• Концевые отростки астроцитов
• Перициты
• Селективные транспортные системы
• Иммунная привилегия и регулируемый иммунный доступ
• Нарушение барьера и проницаемость

Mechanisms

Эндотелиальные клетки мозга соединены непрерывными плотными контактами, которые значительно ограничивают парацеллюлярную диффузию, и экспрессируют специализированные транспортеры и эффлюксные насосы, которые определяют, какие молекулы проходят через барьер. Концевые отростки астроцитов и перициты взаимодействуют с эндотелием, индуцируя и поддерживая эти барьерные свойства, формируя нейроваскулярную единицу. Эта архитектура ограничивает свободное проникновение иммунных клеток и циркулирующих медиаторов, способствуя регулируемой иммунной среде мозга. Воспалительная сигнализация может ослаблять контакты и увеличивать проницаемость, допуская инфильтрацию иммунных клеток и воздействие компонентов плазмы на нервную ткань.

Clinical relevance

Дисфункция гематоэнцефалического барьера сопровождает многие неврологические и нейровоспалительные состояния, а свойства барьера сильно влияют на то, какие терапевтические агенты могут достигать мозга. Эта статья описывает физиологию и то, как генерируются доказательства; она носит образовательный характер и не является источником индивидуальных диагностических или лечебных рекомендаций.

History

Концепция барьера возникла из наблюдений конца XIX — начала XX веков о том, что красители, введенные в кровь, не окрашивали мозг, что подразумевало наличие барьера между кровью и нервной тканью. Ультраструктурные исследования позднее локализовали барьер в плотных контактах эндотелиальных клеток мозга, а последующая работа установила вклад астроцитов и перицитов, что привело к интегрированной концепции нейроваскулярной единицы.

Debates

Насколько «иммунопривилегированной» является центральная нервная система?

Мозг долгое время описывался как иммунопривилегированный орган, но теперь стало понятно, что иммунный надзор и регулируемый иммунный доступ происходят под строгим контролем, а не отсутствуют, поэтому старое абсолютное понятие привилегии было уточнено в сторону регулируемого доступа.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Что такое нейроваскулярная единица?

Это функциональный ансамбль эндотелиальных клеток мозга, перицитов, концевых отростков астроцитов, базальной мембраны и близлежащих нейронов, которые вместе устанавливают и регулируют гематоэнцефалический барьер и кровоток.

Почему гематоэнцефалический барьер важен для медикаментозного лечения?

Поскольку барьер жестко ограничивает проникновение молекул в мозг, многие лекарства не могут достичь центральной нервной системы в эффективных количествах, что является главной проблемой при разработке методов лечения заболеваний мозга.