Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ)

Гомеостаз ликворной системы и, в частности, ликвора поддерживается клеточными системами, которые образуют соответствующие барьеры.

Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) отождествляют с эндотелиальными клетками мозговых капилляров, а гематоликворный барьер (ГЛБ) — с эпителиальными клетками сосудистых сплетений и арахноидальных мембран. Многие авторы предпочитают термин «гематоэнцефалический барьер», включая в него гематоликворный.

Использование понятия «барьер» всегда требует уточнения состава обмена (вода, электролиты, микромолекулы, аминокислоты и др.).

 

История изучения гематоэнцефалического барьера

Изучение ГЭБ началось с работ Ehrlich, который в 1885 году ввел в вену краситель и не наблюдал окрашивание тканей мозга. Затем в 1909 году Goldman наблюдал появление красителя (трипанового синего) после его интратекального введения. Stern и Cautier в 1921 году ввели термины «гематоэнцефалический барьер» и «гематоликворный барьер». В последнее время этой проблеме посвящается большое количество работ. Fichman в 1980 году дает морфологическую, физиологическую и биохимическую характеристику ГЭБ.

Гематоэнцефалический барьер — характеристика по Fishman

1. Морфологическая характеристика:
   1. Наличие здоровых контактов между капиллярными эндотелиальными клетками.
   2. Наличие здоровых контактов между клетками и арахноидальными мембранами.
   3. Глиальные отростки, окружающие капилляры.
   4. Небольшое число пиноцитозных везикул в эндотелиальных клетках.
   5. Многочисленные митохондрии в эндотелиальных клетках.
2. Физиологическая и биохимическая характеристика:
   1. Характеристика проницаемости эндотелиальных клеток: ограничено проникновение макромолекул и полярных (липидно нерастворимых) веществ, в то время как проникновение липиднорастворимых веществ относительно неограниченно.
   2. Различия осмотического давления наблюдаются только короткое время, то есть осмотическое давление мозга и ликвора варьирует непосредственно с изменениями в плазменном осмотическом давлении.
   3. Существует двусторонний активный транспорт через мембраны и эндотелиальные клетки для ионов, органических кислот, щелочей, которые стабилизируют состав ликвора и экстрацеллюлярной мозговой жидкости.

 

Проницаемость гематоэнцефалического барьера

Не для всех видов молекул гематоэнцефалический барьер проницаем одинаково. Это доказано при интравенозном введении металлофермента пероксидазы хрена (М 43000), сахарозы (М 360), инсулина (М 5000) и альбумина (М 69000). Межклеточные уплотненные контакты не пропускают пероксидазы хрена. Проницаемость перечисленных выше веществ почти обратно пропорциональна их молекулярной массе. Относительно высокое содержание альбумина по сравнению с гамма-глобулином в ликворе можно объяснить действием диффузии и везикулярного транспорта. Если эти белки переносятся только путем везикулярного транспорта, то масса молекулы не должна была бы иметь значения. Поэтому Раппопорт допускает существование двух видов транспорта белковых молекул:

• пиноцитоз для молекул размером 25 нм;
• диффузия и ультрафильтрация через клеточные поры для молекул размером 11 нм, то есть мелкомолекулярных белков.

Таким образом, проницаемость плазматического вещества в ликвор зависит от:

• перечисленных выше особенностей ГЭБ по Fishman;
• липидорастворимости, то есть является молекула полярной или нет;
• ионизированности вещества;
• молекулярной массы молекулы;
• гидродинамического радиуса молекулы (радиус Stokes-Enstein);
• способности образования комплексов с другими протеинами, гликопротеинами, липидами, неорганическими веществами и др.;
• концентрация плазмы и плазмоликворного градиента.

Низкая концентрация белков в ликворе обусловлена свойством гематоэнцефалического барьера не пропускать некоторые макромолекулы. Таким образом, ГЭБ в отношении белков действует как сито. Однако концентрация некоторых белков (преальбумина, трансферрина и др.) выше той, которую следовало бы ожидать, принимая во внимание массу молекул и концентрацию плазмы.

Гематоэнцефалический барьер отражает время эквилибрирования отдельных соединений между двумя сравниваемыми жидкостями: кровь и ликвор. Алкоголь и вода свободно проникают через ГЭБ, соответственно 97 и 93 %. Двуокись углерода и кислород вследствие хорошей растворимости в липидах, быстро проникают через гематоэнцефалический барьер, в то время как растворимые в воде полярные соединения (например, ионы бикарбонатов) с трудом проходят через него, если отсутствуют специальные для них транспортные системы. Соединение части ионов кальция и магния с альбуминами плазмы объясняет, почему в ликвор проникают только ионизированные соединения и значительно ограничено проникновение связанных с белками фракций.

Состояние гематоэнцефалического барьера имеет значение для проникновения и задержания данного лекарства. Множество факторов (степень ионизации, pH среды, размер и пространственная конфигурация молекул и т.д.) в значительной степени определяют его проходимость. Растворимый в липидах эфир, хлороформ и алкоголь быстро проникают через ГЭБ, тогда как ионизированные полярные лекарства почти не проникают. Лекарства, которые являются кислотами или щелочами, обнаруживаются в плазме в ионизированной и неионизированной форме в различных пропорциях. Процентное содержание каждой из этих форм зависит от pH крови и константы диссоциации лекарства. При pH крови 7,40 и ликвора 7,32 гематоэнцефалический барьер легко пропускает слабые щелочи. Очень высокая концентрация последних в ликворе увеличивает содержание слабых кислот в крови. Например, пенициллин плохо проникает в ликвор даже в высоких терапевтических дозах из-за плохой растворимости в липидах. После соединения с альбумином плазмы пенициллин активно транспортируется через сплетения. Это в известной степени действительно и для метотрексата, долго действующих барбитуратов и других препаратов.

---

В заключение можно сказать, что гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) и ликвор являются системой, которая поддерживает гомеостаз в ЦНС. Облегчает проникновение в нее необходимых веществ, и задерживает токсины ненужных метаболитов.