Blodkar er vigtige for at levere ilt og næringsstoffer til kroppens væv og organer. De blodkar, der forsyner hjernen, har særlige egenskaber kaldet blod-hjerne-barrieren.
Blod-hjerne-barrieren er særligt restriktiv. Den tillader kun bestemte molekyler, ioner og celler at passere mellem blodet og hjernen. Dette er vigtigt for at beskytte hjernen mod giftstoffer og sygdomme. Men det gør også, at medicin har svært ved at nå hjernen, hvilket er en udfordring i behandlingen af neurologiske sygdomme.
Kontrollen udføres af endotelceller, der beklæder blodkarenes vægge og som arbejder i tæt samspil med andre celler som immunceller og nerveceller.
Kosttilskud og blod hjerne barrieren
Blod-hjerne-barrieren fungerer som en slags vagt for hjernen. Den sørger for, at kun bestemte stoffer fra blodet kan komme ind i hjernen. Nogle molekyler er for store til at passere, mens andre kan krydse barrieren på grund af deres kemiske struktur.
I forhold til kosttilskud, der skal virke påhjernen, er det afgørende, at de kan krydse denne barriere for at have en effekt på hjernen. Tag for eksempel magnesium, et mineral vi ofte tager som kosttilskud. Magnesium er vigtigt for hjernens funktion, specielt i forhold til hukommelse og kognition.
Der findes mange former for magnesium, men det er kun formen Magnesium L-threonat, der er designet til nemmere at kunne krydse blod-hjerne-barrieren. Det betyder, at det mere effektivt kan påvirke hjernen og potentielt forbedre kognitive funktioner som hukommelse.
Et andet eksempel på et kosttilskud, der kan krydse blod hjere barrieren er vitamin C.
Sygdom
I sygdomme som slagtilfælde, multipel sklerose og andre neurologiske lidelser kan denne barriere blive skadet. Det kan føre til problemer som ion-ubalance og betændelse, hvilket kan skade hjernecellerne. Derfor er forståelse af blod-hjerne-barrieren afgørende for at forstå og behandle neurologiske sygdomme.
Typer af celler i Blod Hjerne Barrieren
Der er forskellige typer celler, der udgør forskellige funktioner i blodhjernebarrieren.
Endotelcellerne
Blodhjernebarrieren er en kompleks struktur. Den består af forskellige celletyper, der arbejder sammen for at regulere, hvad der kan og ikke kan passere ind i hjernen. De vigtigste celler i denne barriere er endothelceller. Disse danner væggene i blodkarrene.
Endothelceller er unikke i hjernen. De har stramme forbindelser kaldet ‘tight junctions’, som gør det svært for stoffer at komme igennem.
Dette giver en meget selektiv passage mellem blodet og hjernen. De har også transportmekanismer, der aktivt kan flytte næringsstoffer ind og affaldsstoffer ud af hjernen.
Men endothelcellerne er ikke alene.
Mural celler, primært pericytter, er også vigtige. Disse sidder på den ydre overflade af endothelcellernes rørstruktur og er vigtige for barrierens funktion. Pericytter spiller en rolle i så forskellige processer som angiogenese (dannelse af nye blodkar), sårheling og immunrespons. Desuden er det også vigtigt for at opretholde barrierens integritet gennem hele livet.
Endothelceller og pericytter interagerer med andre celletyper som immunceller, gliaceller og neurale celler i det, man kalder neurovaskulære enheder. Dette komplekse samspil sikrer, at barrieren fungerer optimalt.
Basement membranen
Et vigtigt komponent i denne barriere er basement membranen.
Basement membranen er en tynd, men robust, struktur der adskiller endotelcellerne i blodkarrene fra det omgivende væv i hjernen. Den består af forskellige proteiner som laminin, kollagen og fibronectin. Denne membran fungerer som et ekstra lag af beskyttelse. Den tillader kun specifikke molekyler at passere ind og ud af hjernen, hvilket hjælper med at opretholde et stabilt miljø i det centrale nervesystem.
Der findes to typer basement membraner:
- Den indre vaskulære basement membraner
- Den ydre parenkymale basement membraner.
De dannes af forskellige celler. For eksempel laver endothelceller og pericytter den indre Basement membraner, mens astrocytter står for den ydre. Disse Basement membraner’er er ikke ens. De er bygget af forskellige molekyler som kollagen og laminin.
Hvorfor er de vigtige?
De fungerer som ankre for signalering i blodkarrene. De udgør også en ekstra barriere, som celler og molekyler skal passere for at nå hjernens væv. Hvis Basement membraner’er bliver ødelagt, kan det føre til problemer som betændelse og dårlig funktion af blod-hjerne-barrieren.
Astrocytter
Astrocytter er en type hjerneceller, der spiller en vigtig rolle i forholdet mellem neuroner og blodkar. De sender udløbere, der næsten helt indkapsler blodkarrene.
Denne indkapsling er vigtig for at regulere vandbalancen i centralnervesystemet.
Astrocytter hjælper også med at styre blodgennemstrømningen i hjernen. Men der er uklarhed om, hvorvidt de er nødvendige for den første dannelse af blod-hjerne-barrieren.
Nyere forskning tyder på, at de ikke er det, men de hjælper med at vedligeholde den.
Immunceller
Immunceller i hjernen og blodet interagerer med hjernens blodkar. To hovedtyper findes i hjernen: perivaskulære makrofager og mikrogliale celler. Perivaskulære makrofager er placeret udenfor blodkar og er vigtige for immunforsvaret. Mikrogliale celler, derimod, er fastboende i hjernen og deltager i en række funktioner som udvikling og heling.
Disse immunceller kan også interagere med blodkar under sygdom og skade. For eksempel kan aktiverede immunceller frigive molekyler, der gør blodkarrene mere gennemtrængelige. Dette er relevant for forståelsen af, hvordan blod-hjerne-barrieren kan blive kompromitteret i forskellige neurologiske sygdomme.
Transportmekanismer i Blod Hjerne Barrieren
For at kontrollere, hvad der går ind og ud af hjernen, har endotelcellerne også transportmekanismer.
Der er to typer: efflux-transportører og næringsstof-transportører.
Efflux-transportører bruger energi til at pumpe stoffer ud af hjernen, mens næringsstof-transportører lader specifikke næringsstoffer glide ind i hjernen.
Efflux-transportører som Mdr1 er ansvarlige for at holde visse medikamenter ude af hjernen. Næringsstof-transportører som Glut1 sikrer, at hjernen får det nødvendige sukker, glucose.
I bund og grund er denne barriere kritisk for at beskytte hjernen og regulere dens indre miljø. Forskere undersøger fortsat, hvordan denne barriere kan påvirke sygdomme og behandlinger.
Transcytosis i CNS:
Transcytose er en proces, hvor molekyler transporteres gennem celler i små bobler eller vesikler. I celler fra centralnervesystemet (CNS) er denne rate meget lavere end i andre væv. Den øges dog under skader og sygdomme. Denne transport sker ofte gennem et protein kaldet caveolin-1. Caveolin-1 hjælper med at skabe og flytte vesiklerne ind og ud af cellerne. Ved hjerneskader ses der en stigning i caveolin-1, hvilket indikerer en ændring i barrierefunktionen.
Leukocyt-klæbemolekyler (LAMs):
I et sundt CNS er der næsten ingen immunovervågning. Leukocytter, som inkluderer neutrofiler og lymfocytter, har sjældent adgang til CNS-væv. Dette skifter dog under sygdomme som slagtilfælde og multipel sklerose, hvor flere typer leukocytter kan trænge ind. Denne proces kræver en række klæbemolekyler, og deres udtryk øges også under sygdomme. Dette åbner op for spørgsmålet, om forskellige celler har forskellige måder at krydse blod-hjerne-barrieren på.
Andre komponenter af BBB:
Store genomiske og proteomiske studier har vist, at signalveje som Wnt/β-catenin og Sonic hedgehog er vigtige for BBB’s dannelse og funktion. Ydermere spiller forskellige enzymer en rolle i at neutralisere potentielle toksiner. Der er endnu meget at lære om, hvilke gener og proteiner der er afgørende for BBB’s funktion, og hvordan disse kan variere under forskellige forhold som stress eller kost.
Samlet set er blod-hjerne-barrieren et komplekst system med mange komponenter, der arbejder sammen for at beskytte hjernen. Forståelse af disse mekanismer er afgørende for at behandle sygdomme, der påvirker barrieren og dermed også CNS.
Reguleringen af Blod Hjerne Barrieren
Reguleringen af BBB er kompleks. Det involverer samspil mellem forskellige cellegrupper i centralnervesystemet (CNS) som endotelceller (EC), pericytter (PC) og astrocyter. De arbejder sammen for at skabe en barriere, der beskytter hjernen.
Angiogenese og Wnt/β-catenin Signalvej
Ny forskning viser, at vækst af blodkar i CNS er unik og styret af Wnt/β-catenin signalvejen. Denne veje aktivere specifikke egenskaber i endotelceller i hjernen. Fejl i denne signalvej kan føre til blodkarsdefekter i CNS men ikke i andre organer.
Pericytters Rolle
Pericytter spiller en vigtig rolle i dannelsen og funktionen af BBB. Mangel på pericytter fører til en utæt BBB og ændrer dens egenskaber. Disse celler er særligt vigtige for at hæmme processer, der normalt får blodkar til at lække.
Astrocytters Bidrag
Astrocytter bidrager også til BBB’s funktion. De udsender molekyler, der kan forbedre barrierens tæthed og integritet. Disse celler påvirker også blodkars vækst og spiller en rolle under både normale og sygelige forhold.
Kilder
- Daneman, R., & Prat, A. (2015). The blood-brain barrier. Cold Spring Harbor perspectives in biology, 7(1), a020412. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a020412