Krevní bariéra (BBB) je membrána, která kontroluje průchod látek z krve do centrálního nervového systému. Je to fyzická bariéra mezi místními krevními cévami a většinou částí samotného centrálního nervového systému a brání mnoha látkám v cestě přes něj. BBB je propustná pro alkohol a některé těžké kovy mohou přes hematoencefalickou bariéru také.
Existence takové bariéry byla poprvé zaznamenána v experimentech Paula Ehrlicha na konci 19. století. Ehrlich byl bakteriolog, který studoval barvení, používané pro mnoho studií k zviditelnění jemných struktur. Některá z těchto barviv, zejména anilinová barviva, která byla tehdy populární, barvila po injekci všechny orgány zvířete kromě mozku. V té době to Ehrlich připisoval tomu, že mozek prostě nezachytil tolik barviva.
V pozdějším experimentu v roce 1913 však Edwin Goldmann (jeden z Ehrlichových studentů) vpravil barvivo přímo do páteře. Zjistil, že v tomto případě se mozek obarví, ale zbytek těla zůstane bez barviva. To jasně prokázalo existenci jakési bariéry mezi oběma částmi těla. V té době se mělo za to, že za bariéru jsou zodpovědné samotné cévy, protože tam nebyla žádná zjevná membrána, kterou by bylo možné nalézt. To bylo možné prokázat až zavedením skenovacího elektronového mikroskopu do lékařských výzkumných oborů v 60. letech.
Stěny kapilár (nejmenších krevních cév) jsou v celém těle tvořeny endoteliálními buňkami oddělenými malými mezerami. To umožňuje, aby rozpustné chemické látky ve tkáních přecházely do krevního oběhu, kde mohou být přenášeny do celého těla a následně přecházejí z krve do různých tkání. V mozku jsou tyto endoteliální buňky mnohem těsněji pospojovány, a to díky existenci zonula occludens (těsných spojení) mezi nimi, které blokují průchod většiny molekul. Bariéra mezi krví a mozkem blokuje všechny molekuly kromě těch, které procházejí buněčnými membránami pomocí rozpustnosti v tucích (jako je kyslík, oxid uhličitý, etanol a steroidní hormony) a těch, které jsou vpuštěny specifickými transportními systémy (jako jsou cukry a některé aminokyseliny). Látky s molekulární hmotností vyšší než 500 daltonů (AMU) obvykle nemohou projít bariérou mezi krví a mozkem, zatímco menší molekuly často ano. Mnoho léků není schopno projít bariérou, protože 98 procent z nich je těžších než 500 daltonů. Kromě toho endoteliální buňky metabolizují určité molekuly, aby zabránily jejich vstupu do centrálního nervového systému; nejsledovanějším příkladem je L-DOPA.
Krevně-mozková bariéra chrání mozek před mnoha chemikáliemi, které proudí kolem těla. Mnoho tělesných funkcí je řízeno hormony, které jsou detekovány receptory na plazmatických membránách cílových buněk v celém těle. Sekrece mnoha hormonů je řízena mozkem, ale tyto hormony obecně nepronikají z krve do mozku, takže aby bylo možné účinně kontrolovat rychlost sekrece hormonů, existují specializovaná místa, kde mohou neurony „odebrat vzorek“ složení cirkulující krve. Na těchto místech je hematoencefalická bariéra „děravá“; tato místa zahrnují tři důležité „cirkumventrikulární orgány“, subfornický orgán, area postrema a organum vascolosum lamina terminalis (OVLT).
Účinným způsobem ochrany mozku před běžnými infekcemi je hematoencefalická bariéra. Infekce mozku jsou tedy velmi vzácné; nicméně vzhledem k tomu, že protilátky jsou příliš velké na to, aby mohly procházet hematoencefalickou bariérou, mohou být infekce mozku, pokud se objeví, velmi závažné a obtížně léčitelné.
Hlavní výzvou pro léčbu většiny mozkových poruch je překonání obtížnosti podávání terapeutických činidel do specifických oblastí mozku. Ve své neuroprotektivní roli funguje hematoencefalická bariéra, která brání dodání mnoha potenciálně důležitých diagnostických a terapeutických činidel do mozku. Terapeutické molekuly a geny, které by jinak mohly být účinné v diagnostice a terapii, neprocházejí BBB v dostatečném množství.
Mechanismy pro cílení léků v mozku zahrnují průchod buď „skrz“ nebo „za“ BBB. Modality pro podávání léků přes BBB znamenají narušení BBB osmotickými prostředky, biochemicky použitím vazoaktivních látek, jako je bradykinin, nebo dokonce lokalizovanou expozicí ultrazvuku. Potenciál pro využití otevření BBB pro cílení specifických látek na mozkové nádory se teprve začal zkoumat. Jiné strategie pro průchod BBB mohou zahrnovat použití endogenních transportních systémů, včetně přenašečů zprostředkovaných přenašeči, jako je glukóza a aminokyseliny; receptorem zprostředkovanou transcytózu pro inzulín nebo transferrin; a blokování aktivních efluxních transportérů, jako je p-glykoprotein. Strategie pro podávání léků za BBB zahrnují intracerebrální implantaci a distribuci se zvýšenou konvekcí. Nanotechnologie by také mohla pomoci při přenosu léků přes BBB. V poslední době se výzkumníci snaží sestrojit nanočástice naložené lipozomy, aby získali přístup přes BBB. Je zapotřebí dalšího výzkumu, aby se zjistilo, které strategie jsou nejúčinnější a jak je lze zlepšit u pacientů s nádory mozku.
Nemoci postihující hematoencefalickou bariéru
Meningitida je zánět membrán, které obklopují mozek a míchu. Tyto membrány jsou také známé jako meninges. Meningitida je nejčastěji způsobena infekcemi různými patogeny. Při zánětu meninges může být narušena hematoencefalická bariéra. Toto narušení může zvýšit průnik různých látek (včetně antibiotik) do mozku.
Obvykle je preferována třetí generace cefalosporinu nebo čtvrtá generace cefalosporinu.
Roztroušená skleróza (RS) je považována za autoimunitní poruchu, při které imunitní systém napadá myelin chránící nervy v centrálním nervovém systému. Za normálních okolností by nervový systém člověka byl kvůli hematoencefalické bariéře pro bílé krvinky nepřístupný. Bylo však prokázáno pomocí magnetické rezonance Imaging, že když člověk podstupuje MS „útok“, hematoencefalická bariéra se rozložila v části jeho mozku nebo míchy, což umožnilo bílým krvinkám zvaným T lymfocyty přejít a zničit myelin. Bylo naznačeno, že spíše než nemocí imunitního systému je MS nemocí hematoencefalické bariéry. Bylo prokázáno, že žlutá složka kurkuma, nalezená v kari, posiluje hematoencefalickou bariéru, aby odolala útokům[citace nutná].
Neurologická trypanosomóza v pozdním stadiu (spavá nemoc)
Neurologická trypanosomóza v pozdním stádiu nebo spavá nemoc je stav, při kterém protozoa trypanozoa překročila hematoencefalickou bariéru.
Progresivní multifokální leukoencefalopatie (PML)
Progresivní multifokální leukoencefalopatie (PML) je demyelinizační onemocnění centrálního nervového systému způsobené reaktivací latentní infekce papovavirem (virem JC). Postihuje pacienty se sníženou imunitou a je obvykle pozorováno u pacientů s AIDS.