Mozek – svět za bariérou

Hematoencefalická bariéra, brána mezi mozkem a krví. Co všechno o ní současná věda ví a proč ji chce umět otevřít.

Mozková činnost vyžaduje neustálý přívod energie a odvod zplodin buněčného metabolismu. Udržování stabilního vnitřního prostředí mozku se významně účastní i hematoencefalická bariéra tím, že brání volnému pohybu látek mezi mozkem a krví.

 První kapitoly poznání 

Už v 19. století bylo zřejmé, že se mezi mozkem a krví nachází jistý druh „bariéry“. Roku 1885 německý lékař Paul Ehrlich v rámci svého experimentu pozoroval zajímavý fenomén. V pokusu aplikoval do krevního oběhu anilin, barvivo rozpustné ve vodě, které obarvilo všechny orgány v těle. Výjimku představoval mozek a mozkomíšní mok, které se nezbarvily (obr. 1).

Stejný jev vypozoroval i německý neurolog Max Lewandowsky v roce 1900 a vytvořil pojem hematoencefalická bariéra (Blut Hirn Schranke). Bližší zkoumání však dobová technika neumožňovala. Zásadní pokrok nastal až po zavedení elektronové mikroskopie. V roce 1967 byla bariéra poprvé popsána jako struktura existující na úrovni endotelových buněk. Tyto buňky (endotelie) tvoří jednovrstevný epitel (endotel) vystýlající vnitřní povrch krevních i lymfatických cév. Endotel v mozku, na rozdíl od periferie, neumožňuje volnou výměnu látek, protože chybějí drobné otvory ve stěně cévy. Endotelové buňky v mozku rovněž obsahují vysoký počet mitochondrií a speciální proteiny, které se podílejí na ovlivňování prostupnosti hematoencefalické bariéry.

Snímek z optovláknového mikroskopu CellVizio ukazuje mozkovou kapiláru s intaktní hematoencefalickou bariérou (vlevo) a po jejím otevření osmotickým činitelem (vpravo). Zelená barva značí lumen cévy, červená barva sérové bílkoviny, které pronikly přes porušenou hematoencefalickou bariéru do mozkové tkáně.Snímky David Kala

Pečlivým studiem zvláštní struktury mozkových kapilár se zjistilo, že na funkci hematoencefalické bariéry má vliv i několik dalších buněčných typů, které s kapilárami interagují. Tento komplex, zajišťující selektivní transport látek do centrální nervové soustavy a regulaci krevního průtoku, se souhrnně označuje jako neurovaskulární jednotka (obr. 2). Představuje nepřetržitou komunikaci a interakci mezi endoteliemi kapilár, gliovými buňkami, pericyty, neurony a též cirkulujícími imunitními buňkami.

Schéma neurovaskulární jednotky ukazuje endoteliální buňky spojené těsnými spoji, navazující bazální membránu, pericyty a astrocyty, které svými výběžky obemykají kapiláru na straně jedné a neurony na straně druhé. Mikroglie jsou buňky imunitního systému, které se aktivují za patologických stavů.Schéma Jan Svoboda

Důležitou buněčnou složkou neurovaskulární jednotky jsou pericyty, na něž se v současnosti zaměřuje i naše pozornost. Sdílejí společnou membránu s endoteliálními buňkami a tvoří mnoho výběžků, které obklopují kapiláry, přispívají k jejich stabilitě a pokrývají převážnou část jejich zevní strany, zároveň uvolňují velké množství růstových faktorů a molekul, které regulují propustnost kapilár, jejich přestavbu či tvorbu nových. Kontrakce bílkovin v pericytech vede k zúžení mozkových kapilár, a tak se tyto buňky významně podílejí na regulaci krevního průtoku danou oblastí mozku. Na výzkumu jejich funkce za běžných fyziologických regulací, ale především během celé řady neurologických onemocnění, se intenzivně pracuje.