กำแพงกั้นเลือดและสมองและส่วนเชื่อมต่อของเซลล์เกลีย

กำแพงกั้นเลือดและสมองเป็นส่วนเชื่อมต่อแบบเลือกผ่านที่แยกเลือดที่ไหลเวียนออกจากเนื้อเยื่อสมองส่วนกลาง โดยส่วนใหญ่เกิดจากเซลล์บุผนังหลอดเลือดฝอยในสมองที่เชื่อมต่อกันด้วย tight junctions ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากเพอริไซต์ (pericytes) เยื่อฐาน (basement membrane) และส่วนปลายของแอสโทรไซต์ (astrocytes) องค์ประกอบเหล่านี้ร่วมกับเซลล์ประสาทก่อตัวเป็นหน่วยหลอดเลือดและประสาท (neurovascular unit) ซึ่งเซลล์เกลียมีส่วนช่วยในการสร้างและควบคุมกำแพงกั้นและเชื่อมโยงการไหลเวียนของเลือดเข้ากับกิจกรรมของระบบประสาท

Definition

กำแพงกั้นเลือดและสมองคือส่วนเชื่อมต่อที่เลือกผ่านได้ ซึ่งเกิดจากเซลล์บุผนังหลอดเลือดในสมองที่เชื่อมต่อกันด้วย tight-junctions ร่วมกับเพอริไซต์ เยื่อฐาน และส่วนปลายของแอสโทรไซต์ ซึ่งควบคุมการผ่านของสารระหว่างเลือดและระบบประสาทส่วนกลาง

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงโครงสร้างเซลล์ของกำแพงกั้นเลือดและสมองและส่วนเชื่อมต่อของเซลล์เกลียของระบบประสาทส่วนกลาง: เยื่อบุผนังหลอดเลือดที่มี tight-junctions, เพอริไซต์และเยื่อฐาน, ส่วนปลายของแอสโทรไซต์และ glia limitans และแนวคิดของหน่วยหลอดเลือดและประสาทรวมถึงการเชื่อมโยงหลอดเลือดและประสาท เป็นข้อมูลอ้างอิงเพื่อการศึกษาและไม่ได้ให้คำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• เซลล์ใดบ้างที่ประกอบเป็นกำแพงกั้นเลือดและสมอง และแต่ละเซลล์มีส่วนช่วยอย่างไร?
• ส่วนปลายของแอสโทรไซต์เกี่ยวข้องกับกำแพงกั้นและ glia limitans อย่างไร?
• หน่วยหลอดเลือดและประสาทคืออะไร?
• การไหลเวียนของเลือดในท้องถิ่นเชื่อมโยงกับกิจกรรมของระบบประสาทได้อย่างไร?

Key concepts

• กำแพงกั้นเลือดและสมอง
• Tight junctions ของเซลล์บุผนังหลอดเลือด
• เพอริไซต์และเยื่อฐาน
• ส่วนปลายของแอสโทรไซต์
• Glia limitans
• หน่วยหลอดเลือดและประสาท
• การเชื่อมโยงหลอดเลือดและประสาท

Mechanisms

เซลล์บุผนังหลอดเลือดฝอยในสมองถูกปิดผนึกด้วย tight junctions ที่ต่อเนื่องกัน ซึ่งจำกัดการผ่านของสารระหว่างเซลล์อย่างมาก ดังนั้นโมเลกุลส่วนใหญ่จึงต้องผ่านโดยการขนส่งข้ามเซลล์ที่มีการควบคุม; เพอริไซต์ที่ฝังอยู่ในเยื่อฐานร่วมกันและส่วนปลายของแอสโทรไซต์ที่ห่อหุ้มหลอดเลือดต่างก็มีส่วนช่วยในการกระตุ้นและรักษาสมบัติการกั้นเหล่านี้ (Daneman & Prat, 2015; Abbott et al., 2006) ส่วนปลายของแอสโทรไซต์ร่วมกับ glia limitans ที่พวกมันสร้างขึ้นที่ผิวสมอง เชื่อมโยงระบบหลอดเลือดเข้ากับเนื้อเยื่อประสาท ในหน่วยหลอดเลือดและประสาทที่กว้างขึ้น การส่งสัญญาณระหว่างเซลล์ประสาท แอสโทรไซต์ และเซลล์หลอดเลือดจะปรับการไหลเวียนของเลือดในท้องถิ่นเพื่อตอบสนองความต้องการทางเมตาบอลิซึม ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า neurovascular coupling (Iadecola, 2017; Attwell et al., 2010)

Clinical relevance

ความสมบูรณ์ของกำแพงกั้นเลือดและสมองเป็นสิ่งสำคัญในการทำความเข้าใจการนำส่งยาไปยังระบบประสาทส่วนกลาง ภาวะสมองบวม การอักเสบของระบบประสาท และโรคหลอดเลือดสมอง และการสลายตัวของกำแพงกั้นเป็นลักษณะที่พบในภาวะทางระบบประสาทหลายอย่าง ข้อมูลนี้อธิบายโครงสร้างและสรีรวิทยาปกติเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงทางการศึกษาและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษา

History

กำแพงกั้นนี้ถูกอนุมานจากการทดลองย้อมสีในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 โดย Paul Ehrlich และ Edwin Goldmann ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสีย้อมที่ฉีดเข้าสู่เลือดจะไม่เข้าสู่สมอง ในขณะที่สีย้อมที่ฉีดเข้าสู่ของเหลวในไขสันหลังจะย้อมสมองได้ ต่อมากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนได้ระบุตำแหน่งของกำแพงกั้นที่เยื่อบุผนังหลอดเลือดที่มี tight-junctions และบทบาทของเพอริไซต์และส่วนปลายของแอสโทรไซต์ก็ได้รับการยอมรับอย่างต่อเนื่อง แนวคิดแบบบูรณาการของหน่วยหลอดเลือดและประสาท ซึ่งได้รับการทบทวนโดย Iadecola (2017) ได้ปรับกรอบกำแพงกั้นให้เป็นหน้าที่หนึ่งของกลุ่มเซลล์ที่ทำงานร่วมกัน

Key figures

• Paul Ehrlich
• Edwin Goldmann
• Costantino Iadecola

Seminal works

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

Frequently asked questions

อะไรคือสิ่งที่สร้างการปิดผนึกของกำแพงกั้นเลือดและสมอง?

การปิดผนึกเกิดจาก tight junctions ระหว่างเซลล์บุผนังหลอดเลือดฝอยในสมอง ซึ่งจำกัดการเคลื่อนที่ของสารระหว่างเซลล์; เพอริไซต์ เยื่อฐาน และส่วนปลายของแอสโทรไซต์ช่วยกระตุ้นและรักษาสมบัตินี้

หน่วยหลอดเลือดและประสาทคืออะไร?

หน่วยหลอดเลือดและประสาทคือกลุ่มการทำงานของเซลล์ประสาท แอสโทรไซต์ และเซลล์หลอดเลือด (เซลล์บุผนังหลอดเลือดและเพอริไซต์) ที่ร่วมกันสร้างกำแพงกั้นเลือดและสมองและปรับการไหลเวียนของเลือดในท้องถิ่นให้เข้ากับกิจกรรมของระบบประสาท