Hàng rào máu não và các giao diện thần kinh đệm

Hàng rào máu não là giao diện chọn lọc ngăn cách máu lưu thông với nhu mô hệ thần kinh trung ương. Nó được hình thành chủ yếu bởi các tế bào nội mô mao mạch não được nối với nhau bằng các mối nối chặt chẽ, được hỗ trợ bởi các tế bào quanh mạch (pericytes), màng đáy và các chân tận cùng của tế bào hình sao. Cùng với các tế bào thần kinh, các yếu tố này tạo thành đơn vị thần kinh mạch máu, trong đó các tế bào thần kinh đệm giúp thiết lập và điều hòa hàng rào cũng như điều hòa lưu lượng máu theo hoạt động thần kinh.

Definition

Hàng rào máu não là giao diện thấm chọn lọc, được hình thành bởi các tế bào nội mô não liên kết chặt chẽ với các tế bào quanh mạch, màng đáy và các chân tận cùng của tế bào hình sao, có chức năng kiểm soát sự di chuyển của các chất giữa máu và hệ thần kinh trung ương.

Scope

Chủ đề này bao gồm kiến trúc tế bào của hàng rào máu não và các giao diện thần kinh đệm của hệ thần kinh trung ương: nội mô có mối nối chặt chẽ, tế bào quanh mạch và màng đáy, chân tận cùng của tế bào hình sao và màng đệm giới hạn (glia limitans), và khái niệm đơn vị thần kinh mạch máu bao gồm cả sự điều hòa thần kinh mạch máu. Đây là tài liệu tham khảo-giáo dục và không đưa ra hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Những tế bào nào tạo thành hàng rào máu não và mỗi tế bào đóng góp gì?
• Các chân tận cùng của tế bào hình sao liên quan đến hàng rào và màng đệm giới hạn như thế nào?
• Đơn vị thần kinh mạch máu là gì?
• Lưu lượng máu cục bộ được điều hòa theo hoạt động thần kinh như thế nào?

Key concepts

• Hàng rào máu não
• Các mối nối chặt chẽ nội mô
• Tế bào quanh mạch và màng đáy
• Các chân tận cùng của tế bào hình sao
• Màng đệm giới hạn
• Đơn vị thần kinh mạch máu
• Điều hòa thần kinh mạch máu

Mechanisms

Các tế bào nội mô mao mạch não được bịt kín bởi các mối nối chặt chẽ liên tục, hạn chế đáng kể sự di chuyển qua khe tế bào, do đó hầu hết các phân tử phải đi qua bằng cách vận chuyển xuyên tế bào được điều hòa; các tế bào quanh mạch nằm trong màng đáy chung và các chân tận cùng của tế bào hình sao bao bọc mạch máu đều góp phần tạo ra và duy trì các đặc tính hàng rào này (Daneman & Prat, 2015; Abbott et al., 2006). Các chân tận cùng của tế bào hình sao, cùng với màng đệm giới hạn mà chúng tạo thành ở bề mặt não, liên kết hệ mạch máu với mô thần kinh. Trong đơn vị thần kinh mạch máu rộng hơn, sự truyền tín hiệu giữa các tế bào thần kinh, tế bào hình sao và tế bào mạch máu điều chỉnh lưu lượng máu cục bộ để đáp ứng nhu cầu trao đổi chất, một quá trình được gọi là điều hòa thần kinh mạch máu (Iadecola, 2017; Attwell et al., 2010).

Clinical relevance

Tính toàn vẹn của hàng rào máu não là yếu tố trung tâm để hiểu về việc phân phối thuốc vào hệ thần kinh trung ương, phù não, viêm thần kinh và đột quỵ, và sự phá vỡ hàng rào là đặc điểm của nhiều tình trạng thần kinh. Mục này mô tả cấu trúc và sinh lý bình thường cho mục đích tham khảo giáo dục và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị.

History

Hàng rào này được suy ra từ các thí nghiệm thuốc nhuộm vào cuối thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX của Paul Ehrlich và Edwin Goldmann, cho thấy rằng các thuốc nhuộm tiêm vào máu không ảnh hưởng đến não trong khi những thuốc tiêm vào dịch não tủy lại làm nhuộm màu não. Kính hiển vi điện tử sau đó đã xác định vị trí hàng rào ở nội mô có mối nối chặt chẽ, và những đóng góp của tế bào quanh mạch và các chân tận cùng của tế bào hình sao dần được công nhận. Khái niệm tích hợp về đơn vị thần kinh mạch máu, được Iadecola (2017) tổng quan, đã định hình lại hàng rào như một chức năng của một tập hợp tế bào phối hợp.

Key figures

• Paul Ehrlich
• Edwin Goldmann
• Costantino Iadecola

Seminal works

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

Frequently asked questions

Điều gì thực sự tạo thành lớp bịt kín của hàng rào máu não?

Lớp bịt kín được hình thành bởi các mối nối chặt chẽ giữa các tế bào nội mô mao mạch não, hạn chế sự di chuyển của các chất giữa các tế bào; các tế bào quanh mạch, màng đáy và các chân tận cùng của tế bào hình sao giúp tạo ra và duy trì đặc tính này.

Đơn vị thần kinh mạch máu là gì?

Đơn vị thần kinh mạch máu là tập hợp chức năng của các tế bào thần kinh, tế bào hình sao và các tế bào mạch máu (nội mô và tế bào quanh mạch) cùng nhau tạo thành hàng rào máu não và điều chỉnh lưu lượng máu cục bộ theo hoạt động thần kinh.