Hàng rào máu não và điều hòa miễn dịch thần kinh

Hàng rào máu não là một giao diện có tính chọn lọc cao được hình thành bởi các tế bào nội mô chuyên biệt, cùng với các tế bào hình sao, tế bào quanh mạch và màng đáy, có chức năng kiểm soát sự di chuyển của các phân tử và tế bào giữa máu và hệ thần kinh trung ương. Bằng cách hạn chế sự tiếp cận của hệ miễn dịch và điều hòa chặt chẽ môi trường hóa học của não, hàng rào này đóng vai trò trung tâm trong cách hệ thần kinh và hệ miễn dịch tương tác.

Definition

Hàng rào máu não là một giao diện thấm chọn lọc được hình thành bởi các tế bào nội mô não liên kết chặt chẽ cùng với các tế bào hình sao, tế bào quanh mạch và màng đáy (đơn vị mạch máu thần kinh) có chức năng điều hòa sự trao đổi phân tử và sự tiếp cận miễn dịch giữa máu và hệ thần kinh trung ương.

Scope

Chủ đề này bao gồm cấu trúc tế bào của hàng rào và đơn vị mạch máu thần kinh, các cơ chế thiết lập và duy trì tính chọn lọc của nó, vai trò của nó trong việc điều hòa sự tiếp cận miễn dịch vào não, và hậu quả của sự phá vỡ hàng rào trong viêm nhiễm và bệnh tật. Chủ đề này xem xét hàng rào như một vấn đề sinh lý và miễn dịch thần kinh, không phải là một chủ đề quản lý lâm sàng.

Core questions

• Những đặc điểm tế bào và phân tử nào làm cho hàng rào máu não có tính thấm chọn lọc?
• Các tế bào hình sao, tế bào quanh mạch và tế bào nội mô hợp tác như thế nào trong vai trò một đơn vị mạch máu thần kinh?
• Hàng rào điều hòa sự xâm nhập của tế bào miễn dịch vào hệ thần kinh trung ương như thế nào?
• Điều gì xảy ra khi hàng rào bị phá vỡ trong viêm nhiễm hoặc bệnh tật?

Key concepts

• Mối nối chặt của nội mô não
• Đơn vị mạch máu thần kinh
• Chân tận cùng của tế bào hình sao
• Tế bào quanh mạch
• Hệ thống vận chuyển chọn lọc
• Đặc quyền miễn dịch và sự tiếp cận miễn dịch được điều hòa
• Phá vỡ hàng rào và tính thấm

Mechanisms

Các tế bào nội mô não được nối với nhau bằng các mối nối chặt liên tục, hạn chế nghiêm trọng sự khuếch tán qua tế bào, và chúng biểu hiện các chất vận chuyển chuyên biệt và bơm đẩy ra ngoài để điều chỉnh các phân tử đi qua. Các chân tận cùng của tế bào hình sao và tế bào quanh mạch tương tác với nội mô để tạo ra và duy trì các đặc tính hàng rào này, hình thành đơn vị mạch máu thần kinh. Cấu trúc này hạn chế sự xâm nhập tự do của các tế bào miễn dịch và các chất trung gian lưu thông, góp phần vào môi trường miễn dịch được điều hòa của não. Tín hiệu viêm có thể làm lỏng các mối nối và tăng tính thấm, cho phép các tế bào miễn dịch xâm nhập và mô thần kinh tiếp xúc với các thành phần huyết tương.

Clinical relevance

Rối loạn chức năng hàng rào máu não đi kèm với nhiều tình trạng thần kinh và viêm thần kinh, và các đặc tính của hàng rào ảnh hưởng mạnh mẽ đến việc các tác nhân điều trị nào có thể tiếp cận não. Mục này mô tả sinh lý học và cách tạo ra bằng chứng; nó mang tính giáo dục và không phải là nguồn cung cấp lời khuyên chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

History

Khái niệm hàng rào xuất phát từ những quan sát vào cuối thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX rằng thuốc nhuộm tiêm vào máu không làm nhuộm não, ngụ ý có một hàng rào giữa máu và mô thần kinh. Các nghiên cứu siêu cấu trúc sau đó đã định vị hàng rào tại các mối nối chặt của các tế bào nội mô não, và các công trình tiếp theo đã xác định sự đóng góp của các tế bào hình sao và tế bào quanh mạch, dẫn đến khái niệm tích hợp về đơn vị mạch máu thần kinh.

Debates

Hệ thần kinh trung ương 'đặc quyền miễn dịch' đến mức nào?

Não từ lâu được mô tả là có đặc quyền miễn dịch, nhưng hiện nay người ta hiểu rằng sự giám sát miễn dịch và sự tiếp cận miễn dịch được điều hòa diễn ra dưới sự kiểm soát chặt chẽ chứ không phải là không có, vì vậy khái niệm tuyệt đối cũ về đặc quyền đã được tinh chỉnh theo hướng tiếp cận được điều hòa.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Đơn vị mạch máu thần kinh là gì?

Đó là tập hợp chức năng của các tế bào nội mô não, tế bào quanh mạch, chân tận cùng của tế bào hình sao, màng đáy và các tế bào thần kinh lân cận, cùng nhau thiết lập và điều hòa hàng rào máu não và lưu lượng máu.

Tại sao hàng rào máu não lại quan trọng đối với việc điều trị bằng thuốc?

Vì hàng rào hạn chế chặt chẽ các phân tử đi vào não, nhiều loại thuốc không thể tiếp cận hệ thần kinh trung ương với lượng hiệu quả, đây là một thách thức lớn trong việc phát triển các liệu pháp điều trị rối loạn não.