血液脳関門

の 血液脳関門 中枢神経系（CNS）と血流の間の自然な障壁として機能します。選択的な大量輸送のみが可能です。血液脳関門の障害は深刻な脳疾患につながる可能性があります。

血液脳関門とは何ですか？

血液脳関門は、脳と血流の環境条件を分離します。非常に複雑で細かく調整されたプロセスが脳で発生し、その中断は予期せぬ結果をもたらすでしょう。したがって、血液脳関門は、CNSを病原体、毒物、抗体、白血球から、血液中の神経伝達物質の影響やpH値の変化から保護します。

同時に、CNSにその機能に必要な基本的な栄養素と物質が供給されていることを確認する必要があります。同じことが脳代謝からの分解生成物の除去にも当てはまります。したがって、バリアは完全に密閉されていませんが、選択的に透過性があります。血流と脳の間の重要な物質の輸送は、受動的および能動的拡散プロセスと選択的化学プロセスによって制御されます。水、酸素、重要な栄養素などの必須分子は、血液脳関門を無制限に通過できます。

解剖学と構造

血液脳関門は、内皮細胞、周皮細胞、および星状細胞で構成されています。内皮細胞は毛細血管の最も内側の壁層を形成します。とりわけ、これらの細胞は組織と血液の間の物質の交換を調節します。

血液脳関門では、内皮細胞にいわゆるタイトジャンクションがあります。これらは、内皮細胞をしっかりと接続する膜タンパク質の細いバンドであり、多くの物質に対して不透過性の層を形成します。非常に小さな分子だけがこの層を通って拡散できます。細胞と細胞間の空間との間の物質の交換が大幅に防止されます。次に、周皮細胞は毛細血管の外壁にあり、結合組織細胞です。細胞間チャネル、ギャップ結合を介して内皮細胞と接続されています。

これらのチャネルを介した両方の細胞タイプの相互作用は、物質の選択的拡散に関与する膜電位を制御します。いわゆるクモ細胞として、星状細胞は中枢神経系のグリア細胞の大部分を占め、血管との接触を介してニューロンに栄養素を供給します。それらの膜には神経伝達物質の受容体があります。加えて、それらは、膜性限局性グリア血管周囲（脳の血管を囲む境界膜）を介して血液脳関門を誘発し、同時にそれを維持します。

機能とタスク

血液脳関門は、CNSの有害な影響に対する保護機能に加えて、血流と脳の間の輸送プロセスも調節します。この輸送を制御するさまざまな物理的および化学的プロセスがあります。この障壁を克服することができるほとんどの可溶性物質は、拡散によってそれを通過します。血液脳関門は密着結合によってしっかりと閉じられているため、他の臓器と同様に細胞間亀裂を介して拡散は起こりません。

物質は、膜貫通輸送によって脳の毛細血管を介してのみ伝達されます。自由拡散はこの輸送の最も単純な形態であり、小さな親油性分子は上皮の細胞膜を介して、さらには密着結合を介してさえ受動的に拡散することができます。水のような小さな極性分子は、チャネルを介した透過性の影響を受けます。特定のチャネルタンパク質であるアクアポリンは、血液脳関門を通過する水の輸送を仲介し、同時に脳の水バランスを調節します。ブドウ糖や多くのアミノ酸などの極性のある重要な栄養分子の場合、対応する物質の拡散を促進する特定の輸送分子があります。

これらの形態の拡散はエネルギーを必要としないため、受動拡散です。ただし、ATPを使用してのみ、つまりエネルギーを供給して輸送できる物質もあります。アクティブトランスポーターは、いわゆる「ポンプ」であり、エネルギーを使用して濃度勾配に対して基質を移動させます。選択された分子は、それらの輸送に特に関与する特別な受容体の助けを借りて、血液脳関門を通過します。

病気

血液脳関門の障害は、さまざまな神経疾患を引き起こす可能性があります。真性糖尿病、脳の炎症または脳腫瘍などの初期の疾患は、しばしばこの障壁を損傷します。

長期的な影響は脳の損傷です。特定の病原体は血液脳関門を通過することができます。これにはHIウイルスが含まれます。大腸菌などの一部の細菌は、特別な毒素を放出することによってバリアの保護メカニズムを克服することがあります。身体自身の免疫防御のための細胞が血液脳関門を通過すると、多発性硬化症の臨床像が発達する可能性があります。研究は、アルツハイマー病などの神経変性疾患も脳と血流の間の障壁を透過性にすることを示しています。

これは、脳細胞の広範囲にわたる終焉の出発点かもしれません。アルコール乱用は神経疾患の主要な危険因子であることが知られています。慢性的なアルコール摂取は、血液脳関門を損傷し、予期せぬ結果を招きます。バリアの機能障害は、細菌感染と自己免疫学的に誘発された脳の炎症反応を促進します。ニコチンの乱用はまた、血液脳関門の損傷に関する危険因子でもあり、ニコチンは心血管疾患を促進し、それが脳のパフォーマンスに大きな影響を及ぼします。

喫煙者は細菌性髄膜炎を発症するリスクが高くなります。ニコチンが血液脳関門の構造を変化させることが研究で示されています。タイトジャンクションタンパク質の分布は異なり、機能を完全に発揮できなくなります。血液脳関門に対する電磁放射線の影響についても説明します。高エネルギー密度でのメガヘルツからギガヘルツの範囲での健康への悪影響が証明されています。電磁放射線のエネルギー密度が高いと、影響を受ける組織が測定可能な程度に暖まります。温暖化が血液脳関門を損傷する程度はまだ調査されていない。