Blod-hjärnbarriären och neuroimmun reglering

Blod-hjärnbarriären är ett högselektivt gränssnitt som bildas av specialiserade endotelceller, tillsammans med astrocyter, pericyter och basalmembranet, som kontrollerar passage av molekyler och celler mellan blodet och centrala nervsystemet. Genom att begränsa immunologisk tillgång och noggrant reglera hjärnans kemiska miljö är den central för hur nerv- och immunsystemen interagerar.

Definition

Blod-hjärnbarriären är ett selektivt permeabelt gränssnitt som bildas av tätt sammanfogade hjärnendotelceller tillsammans med associerade astrocyter, pericyter och basalmembran (den neurovaskulära enheten) som reglerar molekylär utbyte och immunologisk tillgång mellan blod och centrala nervsystemet.

Scope

Detta ämne täcker barriärens cellulära struktur och den neurovaskulära enheten, mekanismerna som etablerar och upprätthåller dess selektivitet, dess roll i att reglera immunologisk tillgång till hjärnan, samt konsekvenserna av barriärstörning vid inflammation och sjukdom. Barriären behandlas som ett fysiologiskt och neuroimmunologiskt ämne, inte som ett kliniskt behandlingsämne.

Core questions

• Vilka cellulära och molekylära egenskaper gör blod-hjärnbarriären selektivt permeabel?
• Hur samarbetar astrocyter, pericyter och endotelceller som en neurovaskulär enhet?
• Hur reglerar barriären immuncellers inträde i centrala nervsystemet?
• Vad händer när barriären störs vid inflammation eller sjukdom?

Key concepts

• Täta fogar i hjärnendotel
• Neurovaskulär enhet
• Astrocyters fotutskott
• Pericyter
• Selektiva transportsystem
• Immunprivilegium och reglerad immunologisk tillgång
• Barriärstörning och permeabilitet

Mechanisms

Hjärnendotelceller är sammanfogade av kontinuerliga täta fogar som kraftigt begränsar paracellular diffusion, och de uttrycker specialiserade transportörer och effluxpumpar som styr vilka molekyler som passerar. Astrocyters fotutskott och pericyter interagerar med endoteliet för att inducera och upprätthålla dessa barriäregenskaper och bildar den neurovaskulära enheten. Denna arkitektur begränsar fritt inträde av immunceller och cirkulerande mediatorer, vilket bidrar till hjärnans reglerade immunmiljö. Inflammatorisk signalering kan luckra upp fogar och öka permeabiliteten, vilket möjliggör infiltration av immunceller och exponering av neural vävnad för plasmakomponenter.

Clinical relevance

Blod-hjärnbarriärdysfunktion åtföljer många neurologiska och neuroinflammatoriska tillstånd, och barriäregenskaper påverkar starkt vilka terapeutiska medel som kan nå hjärnan. Denna post beskriver fysiologi och hur evidens genereras; den är pedagogisk och inte en källa till individuell diagnostisk eller behandlingsrådgivning.

History

Barriärkonceptet uppstod från observationer i slutet av 1800-talet och början av 1900-talet att färger som injicerades i blodet inte färgade hjärnan, vilket antydde en barriär mellan blod och nervvävnad. Ultrastrukturella studier lokaliserade senare barriären till de täta fogarna i hjärnendotelceller, och efterföljande arbete etablerade astrocyters och pericyters bidrag, vilket ledde till det integrerade konceptet av den neurovaskulära enheten.

Debates

Hur 'immunprivilegierad' är centrala nervsystemet?

Hjärnan beskrevs länge som immunprivilegierad, men det förstås nu att immunövervakning och reglerad immunologisk tillgång sker under strikt kontroll snarare än att vara frånvarande, så den äldre absoluta uppfattningen om privilegium har förfinats mot reglerad tillgång.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Vad är den neurovaskulära enheten?

Det är den funktionella enheten av hjärnendotelceller, pericyter, astrocyters fotutskott, basalmembran och närliggande neuroner som tillsammans etablerar och reglerar blod-hjärnbarriären och blodflödet.

Varför är blod-hjärnbarriären viktig för läkemedelsbehandling?

Eftersom barriären strikt begränsar vilka molekyler som kommer in i hjärnan, kan många läkemedel inte nå centrala nervsystemet i effektiva mängder, vilket är en central utmaning vid utveckling av terapier för hjärnsjukdomar.