Под гистогематическими барьерами понимают комплекс физиологических механизмов, регулирующих обменные процессы между кровью и тканями, обеспечивающих тем самым постоянство состава и физико-химических свойств тканевой жидкости, а также задер-живающих переход в нее чужеродных веществ из крови. Гистогематические барьеры, благодаря не только избирательной, но и меняющейся проницаемости, регулируют поступление к клет-кам из крови необходимых пластических и энергетических матери-алов и своевременный отток продуктов клеточного обмена. Таким образом, эти структурно-функциональные механизмы обеспечивают постоянство внутренней среды. Гистогематические барьеры в раз-личных тканях и органах имеют существенные отличия, а некоторые из них, благодаря определенной специализации, приобретают особую жизненно важную роль. К числу подобных специализированных барьеров относят гематоэнцефалический барьер (между кровью и мозговой тканью) и гематоофтальмический барьер (между кровью и внутриглазной жидкостью), отличающиеся не только высокой избирательностью проницаемости, но и лишающие забарьерные ткани имму-нологической толерантности (см. ниже). В результате повреждения этих барьеров макромолекулярные структуры забарьерных тканей воспринимаются иммунологической системой как «чужеродные» для организма, «незнакомые» иммунной системе, и формируется иммун-ный ответ против собственных тканевых структур мозга или глаза называемый аутоиммунным. Проницаемость гистогематических барьеров зависит от химическо-го строения молекул переносимых веществ, от их физико-химичес-ких свойств. Так, для растворимых в липидах веществ гистогемати-ческие барьеры более проницаемы, поскольку такие молекулы легче проходят через липидные слои мембран клеток. По особенностям проницаемости для белков на уровне кровь-ткань все гистогематические барьеры делят на три группы: изолирующие, частично изо-лирующие и неизолирующие. К изолирующим барьерам относят: ге-матоэнцефалический, гематоликворный, гематонейрональный (на уровне периферической нервной системы), гематотестикулярный, барьер хрусталика глаза.
К частично изолирующим относятся барье-ры на уровне желчных капилляров печени, коры надпочечников, пигментного эпителия глаза между сосудистой и сетчатой оболочка-ми, гематоофтальмический барьер на уровне цилиарных отростков глаза, барьеры щитовидной железы и концевых долек поджелудоч-ной железы.Неизолирующие барьеры хотя и позволяют белку про-никать из крови в интерстициальную жидкость, однако ограничива-ют его транспорт в микроокружение и цитоплазму паренхиматозных клеток. Такие барьеры существуют в миокарде, скелетных мышцах, мозговом слое надпочечников, околощитовидных железах.

Защитная функция заключается в задержке барьерами перехода вредных или излишних веществ эндогенной природы, а также чужеродных молекул из крови в интерстициальную среду и микроокружение клеток. Регуляторная функция гистогематических барьеров подразумевает большое разнообразие процессов, конечной целью которых служит регуляция метаболизма и функций клеток. Гистогематические барье-ры регулируют состав и свойства микросреды клеток, обеспечивая ее необходимым количеством определенных питательных веществ.

Транспорт веществ через гистогематические барьеры . Содержащиеся в крови вещества могут проникать через ба-рьер двумя путями.): трансцеллюлярно (через клетки эндо-телия) и парацеллюлярно (через межклеточное основное вещество).

Регуляция проницаемости гистогематических барьеров

Проницаемость гистогематических барьеров изменяется под влияни-ем вегетативной нервной системы (симпатические влияния уменьшают проницаемость) и гуморальными факторами. Помимо циркулирующих в крови гормонов, например, кортикостероидов, в изменениях прони-цаемости гистогематических барьеров основную роль играют тканевые биологически активные вещества и ферменты, образуемые как самими эндотелиальными клетками, так и клеточными элементами интерстициального пространства. Среди этих вешеств необходимо назвать гиалуронидазу — фермент, вызывающий деполимеризацию гиалуроновой кислоты основного вещества межклеточных пространств и резко по-вышающий проницаемость барьеров, биогенные амины — серотонин (снижающий проницаемость) и гистамин (повышающий ее), гепарин — ингибирующий гиалуронидазу и уменьшающий проницаемость, цитокиназы — активизирующие плазминоген и проницаемость барьера. Повышают проницаемость барьеров и метаболиты, вызывающие сдвиг рН, например, молочная кислота.

Подобно тому, как кровь обладает относительным постоянством состава и свойств, также и нормальное состояние внутренней, непосредственной среды каждой клетки и органа характеризуется таким же относительным постоянством, что является одним из существенных условий нормальной жизнедеятельности. На основе многочисленных экспериментальных исследований академик Л.С. Штерн установила, что регуляция и защита такого постоянства внутренней среды каждого органа и клетки определяется сложными физиологическими механизмами, которые она назвала гистогематическими барьерами. Изучению проблемы гистогематических барьеров Л.С. Штерн посвятила значительный период своей жизни. Столетие со дня ее рождения исполнилось 26 августа 1978 г. Одной из главных функций этих барьеров является регуляция проницаемости для разных физиологически необходимых веществ. Наряду с этим гистогематические барьеры защищают внутреннюю среду клеток и органов от поступления в них веществ, чуждых для их функций.

Очень давно Л.С. привлекало изучение физиологии центральной нервной системы. В исследованиях как бы частного вопроса, механизма действия кураре на мозг, возникло новое направление в изучении физиологии мозга – учение о гематоэнцефалическом барьере. Первая публикация по физиологии гематоэнцефалического барьера в 1921 г. положила начало глубокому изучению этой проблемы. Развитие исследований по физиологии гематоэнцефалического барьера выдвинуло новое направление – физиологию гистогематических барьеров. Их характеристика была впервые доложена в 1929 г. XIII Международному физиологическому конгрессу в Бостоне.

Барьерные функции – особые физиологические механизмы (барьеры), защищающие организм от воздействия окружающей среды, препятствующие проникновению в него бактерий, вирусов и вредных веществ, а также сохранению постоянства состава и свойств крови, лимфы, тканевой жидкости.

Условно различают внешние и внутренние барьеры. К внешним относят кожу, органы дыхания, пищеварения, а также почки. Кожа предохраняет организм от воздействия физических и химических изменений окружающей среды, участвует в терморегуляции, препятствует проникновению в организм бактерий, токсинов, ядов и способствует выведению из него некоторых продуктов обмена веществ, главным образом с потом. В дыхательной системе воздух очищается от пыли и вредных веществ, находящихся в атмосфере, главным образом за счет деятельности эпителия, выстилающего слизистую оболочку полости носа и бронхов. Поступающие в пищеварительную систему пищевые вещества преобразуются в желудке и кишечнике, становясь пригодными для усвоения. Важную барьерную функцию выполняет печень: она обезвреживает чужеродные для организма ядовитые соединения, поступившие с пищей или образовавшиеся в кишечнике. Почки регулируют постоянство состава крови, освобождают ее от конечных продуктов обмена веществ. К внешним барьерам относят также слизистые оболочки полости рта, глаз, половых органов.

Внутренние барьеры, находящиеся между кровью и тканями, называются гистогематическими. Основную барьерную функцию осуществляют стенки кровеносных капилляров. Защитные функции выполняют также соединительная ткань, образования лимфатической системы, некоторые специальные клетки органов и тканей. Существуют специализированные барьерные образования между кровью и ц. н. с. (гематоэнцефалический барьер), между кровью и тканями глаза (гематоофтальмический барьер), между кровью и половыми железами; защиту развивающегося плода обеспечивает плацентарный барьер между организмом матери и плодом. Б.ф. выполняют также оболочки клеток и внутриклеточные барьеры, в задачу которых входит защита важных элементов клетки.

Особенно велика роль барьеров в защите организма от возбудителей различных заболеваний и вырабатываемых ими токсинов. Бактерии, вирусы, ядовитые вещества, циркулируя в крови, могут явиться причиной патологического процесса, что нередко связано со снижением сопротивляемости барьеров.

Функции гистогематических барьеров меняются в зависимости от возраста, нервных и гормональных влияний, состояния ц. н. с. под влиянием бессонницы, голодания, наркоза, при некоторых заболеваниях. Иногда с лечебной целью прибегают к искусственному повышению или снижению сопротивляемости барьеров. При лечении некоторых заболеваний головного мозга лекарственные средства вводят в обход гематоэнцефалического барьера непосредственно в цереброспинальную жидкость.

Пластичность внешних и внутренних барьеров, их приспособляемость к меняющимся условиям среды важны для нормального существования организма, предохранения его от заболеваний, интоксикаций и т.д. Большую роль в развитии учения о Б. ф. сыграли работы советских учёных (Л. С. Штерн, А. А. Богомольца, Б. Н. Могильницкого, А. И. Смирновой-Замковой и др.).

Г исто-гематические барь еры (ГГБ) — гемато-паренхиматозные, тканевые, гистиоцитарные барьеры, механизмы, регулирующие обмен между общей внутренней средой организма - кровью и непосредственно питательной средой органов и тканей - тканевой, или внеклеточной, жидкостью. Анатомическая основа ГГБ - эндотелий капилляров и прекапилляров. ГГБ выполняют также защитную функцию, препятствуя переходу из крови в ткани и из тканей в кровь вредных и чужеродных веществ. В нормальных условиях все вещества внутренней среды, одни быстрее, другие медленнее, выводятся из нее. Наряду с этим вещества из крови поступают избирательно благодаря наличию избирательной селективной проницаемости. Таким образом, ГГБ действует как клапан в направлении кровь — ткань (не все вещества из крови переходят в ткань) и как вентиль в направлении ткань — кровь (все вещества из ткани переходят в кровь). Этим объясняется как неравномерное распределение многих веществ в организме, так и отсутствие эффекта при лечении некоторыми лекарственными препаратами. Приспособляемость ГГБ к условиям внешней и внутренней среды является одним из важнейших условий поддержания постоянства внутренней среды (гомеостаза), устойчивости физиологических функций, предохранения от инфекций, интоксикаций и т.п.

В основе функций всех ГГБ находится их проницаемость.

Проницаемость биологических мембран — важнейшее свойство биологических мембран (БМ), заключающееся в их способности пропускать в клетку и из неё различные метаболиты (аминокислоты, сахара, ионы и т.п.). П. б. м. имеет большое значение для осморегуляции и поддержания постоянства состава клетки, её физико-химический гомеостаз; играет важную роль в генерации и проведении нервного импульса, в энергообеспечении клетки, сенсорных механизмах и др. процессах жизнедеятельности. П. б. м. обусловлена особенностями строения БМ, являющихся осмотическим барьером между клеткой и средой, и служит характерным примером единства и взаимосвязи между структурой и функцией на молекулярном уровне.

БМ проницаемы лишь для небольшого числа низкомолекулярных жирорастворимых веществ (глицерин, спирты, мочевина и др.). Такая проницаемость (простая диффузия) играет сравнительно малую роль в процессах переноса веществ через мембраны. Более важные процессы переноса (транслокации) веществ через БМ происходят с участием специфических систем транспорта. Предполагают, что эти системы содержат мембранные переносчики (белки или липопротеиды) и, возможно, ряд др. компонентов, осуществляющих связанные с транспортом функции (например, рецепторные). Переносчик (или их система) связывает переносимое вещество (субстрат) и может перемещаться в мембране. Если переносчики неподвижно фиксированы в БМ, то считают, что в БМ существуют специфические для переносимого вещества поры или каналы. Если переносчик связывается с субстратом путём невалентных взаимодействий (ионными, гидрофобными и др. силами), то такой процесс называется вторичной транслокацией; различают 3 её типа: облегчённая диффузия (унипорт), котранспорт (симпорт) и противотранспорт (антипорт). Механизм облегчённой диффузии не зависит от переноса др. веществ в клетку или из клетки. Этим способом переносится, например, глюкоза в эритроциты. Котранспорт — совместный транспорт двух (или более) веществ в одном направлении. Так, транспорт глюкозы и аминокислот через слизистые оболочки тонкого кишечника сопряжён с транспортом ионов Na +. Механизм противотранспорта подразумевает сопряжение переноса вещества в одном направлении с потоком др. вещества в противоположном направлении. Этим способом осуществляется противоположно направленный перенос ионов Na + и К + в нервных клетках (см. Мембранная теория возбуждения).Процессы сопряжённого транспорта (симпорт и антипорт) имеют большое значение в тех случаях, когда переносимое вещество движется против градиента концентрации (из области меньшей в область большей концентрации). Такой активный транспорт, в отличие от пассивного транспорта (по концентрационному градиенту), требует затрат энергии. Энергообеспечение активного транспорта достигается за счёт сопряжения вторичной транслокации с ферментативными реакциями разрыва или образования химических связей. При этом энергия химического превращения расходуется на поддержание осмотического потенциала или асимметрии по обе стороны мембраны.

Транспорт веществ через БМ, связанный с разрывом или образованием валентных связей, называется первичной транслокацией. Типичный пример такого процесса — работа «натриевого насоса», сопряжённая с химической реакцией гидролиза богатого энергией аденозинтрифосфата (АТФ), катализируемого ферментом аденозинтрифосфатазой. Гидролиз АТФ сопровождается переносом ионов Na + из клетки и поступлением в клетку ионов К +; предполагают, что переносчиком ионов К + является свободный фермент, а ионов Na + — фосфорилированный фермент, образующийся в ходе гидролиза АТФ. До сих пор не удалось выделить переносчиков из БМ клеток животных. У бактерий четко доказано (главным образом генетическими методами) существование переносчиков — т. н. пермеаз, некоторые из них (например, М-белок — переносчик лактозы у кишечной палочки) выделены в чистом виде. Имеются данные, показывающие, что активный транспорт сахаров и аминокислот у бактерий сопряжён с окислением D-молочной комитеты. У некоторых бактерий обнаружено большое число «связывающих белков», которые, возможно, являются рецепторными компонентами соответствующих транспортных систем.

П. б. м. регулируется гормонами и др., биологически активными веществами. Так, некоторые стероидные гормоны, инсулин и др. увеличивают проницаемость мембран эритроцитов, мышечных и жировых клеток. П. б. м. возбудимых клеток (например, нервных) зависит от особых веществ -медиаторов (ацетилхолин и др.). На П. б. м. для ионов сильно влияют антибиотики (валиномицин, грамицидин, нонактин), а также некоторые синтетические полиэфиры. В исследованиях П. б. м. — одной из важнейших проблем молекулярной биологии — большое значение имеют модельные мембраны: липидные монослои, искусственные двухслойные мембраны, многослойные замкнутые мембраны (липосомы) и т.п. Для изучения П. б. м. широко применяются электро-химические, физические и химические методы.

Страница 12 из 228

Гистогематическими барьерами располагают органы, клетки которых требуют поставки из внеклеточной среды лишь определенных питательных материалов. К этой группе относятся также органы, имеющие в составе цитолеммы аутоантигены, проникновение которых в кровь вызывает развитие разрушающего аутоиммунного процесса. Селективная проницаемость гистогематического барьера для питательных веществ, циркулирующих в крови, обеспечивает трофику паренхиматозных клеток. Блокада тканевых антигенов с клетками иммунной системы организма предотвращает ее участие в механизмах аутоиммунных процессов. Организация гистогематических барьеров в различных органах отличается своеобразием.

Гематоэнцефалический барьер

Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) играет важную роль в энергетике и функциональной активности ЦНС. В состав ГЭБ входят все элементы, расположенные между кровью и нервной клеткой, - эндотелий мозговых сосудов и капилляров (основная часть ГЭБ), базальная мембрана, глиальные клетки, сосудистые сплетения и оболочки мозга. Матрикс в ЦНС непроницаем для чужеродных клеток даже при высвобождении ими протеаз, так как олигодендроциты выделяют большое количество ингибиторов протеаз. Поэтому ГЭБ защищает ЦНС от проникновения токсических эндогенных и экзогенных веществ - билирубина, связанного с белками плазмы, и др. Тесный контакт клеток эндотелия и отсутствие в этих клетках фенестрации обеспечивают низкую проницаемость ГЭБ в обоих направлениях и задерживают вещества с диаметром частиц 2 нм и более и мол. м. более 2-10 кДа. При проникновении чужеродных частиц в эндотелиоцитах включается мощная защитная лизосомная система. ГЭБ создает для нейронов мозга специализированную среду, оптимальную по составу для синаптической передачи возбуждения. В создании такой среды важную роль играют эндотелиальные клетки, обладающие специфическими системами переносчиков.
Селективное проникновение различных питательных веществ в мозговую ткань происходит трансэндотелиально в капиллярах. Быстро проникающие вещества обычно используют особые механизмы транспорта. Однако скорость проникновения этих продуктов в мозг в 1000 раз и более меньше, чем в капиллярах других тканей - кожи, скелетных мышц. ГЭБ практически непроницаем для циркулирующих в крови нейромедиаторов из- за наличия «ферментного барьера». Так, экстракция моноаминов из системы мозгового кровообращения не превышает 3-5 %. Проникающие в мозг моноамины быстро разрушаются МАО (моноаминоксидаза), содержащейся в эндотелии и перицитах, а также КОМТ (катехол-оксиметилтрансфераза) пиальных сосудов, хориоидальных сплетений. Энергичному ферментативному распаду подвергаются поступающие из крови в мозг и цереброспинальную жидкость бета-эндорфин и ангиотензин II. Многие биологически активные вещества (соматостатин, тиролиберин, энкефалины и др.) проникают из крови через ГЭБ в незначительных количествах. ГЭБ непроницаем для центральных нейромедиаторов. Это не только предохраняет их от вымывания в периферическую плазму, но и удерживает в месте высвобождения. В то же время ГЭБ не может осуществить полной защиты нервной ткани от действия нейротропных агентов, в том числе патогенной природы, так как микроциркуляторное русло ЦНС имеет области с фенестрированными капиллярами - небольшие участки в ростральном конце 3-го желудочка (субфорникальный орган, конечная пластинка) и каудальном конце 4-го желудочка (area postrema). В этих участках сравнительно низкомолекулярные соединения с мол. м. 15-25 кДа (интерлейкин 1, фактор некроза опухолей, интерлейкин 6, альфа- 2-интерферон и др.) проникают в ствол мозга. Проникновение низкомолекулярных продуктов в мозг ведет к изменениям активности вегетативной нервной системы, функции эндокринных органов, поведенческих актов и иммунных реакций.

Так, проникновение ангиотензина II в мозг вызывает раздражение нейронов субфорникального органа, которые проецируются в гипоталамус и базальные ганглии переднего мозга; изменяются уровень АД, секреция вазопрессина, прием воды и другие физиологические показатели.
Участки сосудистой системы мозга с фенестрированными капиллярами не относятся к ГЭБ, обладающему только нефенестрированными капиллярами.
В составе ГЭБ системы «кровь-мозг» и «кровь-цереброспинальная жидкость» функционируют самостоятельно. Система «кровь- мозг» представлена эндотелием капилляров, макро- и микроглией. Эндотелий капилляров мозга содержит в 4 раза больше митохондрий, чем эндотелий сосудов периферических органов, что указывает на его высокую метаболическую активность; характеризуется не только тесными контактами между клетками и отсутствием фенестраций в базальной мембране, но и слабо выраженным пиноцитозом. Функциональная активность эндотелиоцитов мозговых капилляров регулируется астроцитами, секретирующими трофические факторы, влияющие на синтез белков в эндотелиоцитах, активность ферментов систем трансэндотелиального переноса веществ. Эндотелиоциты мозговых сосудов синтезируют и накапливают нейромедиаторы с вазоактивными свойствами, которые при раздражении эндотелия высвобождаются, через специфические рецепторы взаимодействуют с гладкомышечными клетками артериол и тем самым изменяют кровоток. В мозговых капиллярах объем кровотока регулируется перицитами, обладающими сократительной функцией, свойственной гладким мышцам. В капиллярах мозга имеются также нервные окончания, через которые, возможно, регулируется интенсивность фосфорилирования и других процессов метаболизма и транспорта в нервной ткани.
Неспецифическая проницаемость мозговых сосудов для самых разнообразных веществ зависит от продукции неспецифических щелочных фосфомоноэстераз, бутирилхолинэстеразы, гамма-глутамилтрансферазы, аминопептидазы, Na+-, К+-зависимой АТФазы. Проницаемость для липофильных веществ дополнительно определяется липофильностью их недиссоциированных форм, ионной диссоциацией, а также pH плазмы, связыванием с плазменными белками. Эндотелий капилляров мозга имеет несколько систем переноса - для гексоз, аминокислот, монокарбоксильных кислот, предшественников нуклеиновых кислот и для холина. Специфическая система транслокации гексоз (глюкоза, манноза, галактоза), монокарбоновых кислот, основных и кислых аминокислот, холина обеспечивает нейроны основными энергетическими и пластическими материалами. Специфическая система транслокации нейтральных аминокислот функционирует в двух вариантах. Система, локализованная на обращенной в просвет капилляра поверхности эндотелиоцитов, преимущественно переносит лейцин и другие незаменимые аминокислоты и сохраняет постоянство их общего содержания в мозговой ткани. Другая система осуществляет предпочтительный транспорт аланина и других заменимых аминокислот. Концентрируя их внутри эндотелиоцитов, эта система создает движущую силу для транспорта незаменимых нейтральных аминокислот в мозге и поддерживает их низкую концентрацию в мозговой ткани.
Неспецифическая система транспорта белков обеспечивает проникновение белков преимущественно через канальцевидные межклеточные коммуникации и задерживает все вещества с мол. м. более 10 кДа при размере частиц 2 нм. В эндотелиоцитах большая часть белков, поступивших в результате пиноцитоза, разрушается мощной лизосомной системой.
Системы ионного транспорта эндотелиоцитов функционируют при участии Na+-, Κ+-, Са2+- и Mg2+-нacocoв, локализованных на цитоплазматической мембране.
Система транслокации незаменимых жирных кислот обеспечивает их поступление в мозговую ткань, где происходят основные этапы их метаболизма и включение в состав различных мембран.
Диффузионный обмен веществ с полярными молекулами между кровью и внеклеточной жидкостью мозга затруднен из-за наличия ГЭБ, образованного глиальными клетками, покрывающими капиллярную сеть. В то же время эндотелий мозговых сосудов проницаем для макромолекул исключительно в безбарьерной зоне, локализованной в области расположения ядер базальных отделов ствола, межуточного и конечного мозга (гипоталамические, паравентрикулярные нервные центры, ядро отдельного пучка, субфорникальный орган, area postrema). Благодаря таким свойствам эндотелия обеспечивается поступление из крови в базальные ядра биологически активных веществ (биогенные амины, гормоны - инсулин, ангиотензин, кальцитонин; олигопептиды, вещество П, простагландины группы D и др.). Воздействуя на специфические рецепторы нейронов ядер базальных отделов ствола, биологически активные вещества участвуют в центральной регуляции вегетативных функций организма, например в модуляции сердечно-сосудистых рефлексов и центральной регуляции артериального давления.
Глия. Клетки глии занимают приблизительно 50 % от массы мозга, из них 90 % составляют астроциты и олигодендроциты, 10 % - микроциты. В мозговой ткани глия выполняет опорную (в отношении нейронов), репаративную, трофическую и буферную (гомеостатическую) функции. Глиальные клетки также секретируют гуморальный фактор, стимулирующий регенерацию аксона, растущий конец которого обладает фибринолитической способностью. Функция отдельных видов клеток глии отличается выраженной специализацией.
Астроциты по признаку их локализации подразделяют на фиброзные и протоплазматические: первые сосредоточены в белом веществе мозга, вторые - в сером. Астроциты, образуя множество контактов одновременно на соме нейронов и в капиллярах, транспортируют различные вещества из крови в нейрон и в обратном направлении, поддерживая оптимальный уровень водно-ионного равновесия. В активированном астроците снижается содержание РНК, белка и ферментов; на этом фоне клетка переходит с аэробного в основном на анаэробный гликолиз. В этот период астроциты наиболее интенсивно поглощают из внеклеточной среды биологически активные аминокислоты (глутамат, глицин, аланин, гамма- аминомасляную кислоту), биогенные амины, ионы Са2+, К+ и снабжают нейрон необходимыми питательными веществами (трофическое действие). Одновременно астроциты аккумулируют ионы, выходящие из возбужденного нейрона, создавая оптимальный ионный состав вокруг нервных клеток.
Олигодендроциты являются продуцентами миелина в центральной и периферической нервной системе; участвуют в регуляции переноса ионов через клеточные мембраны.
Микроглиальные клетки, по аналогии с гистиоцитами, обладают фагоцитарной функцией и удаляют из мозговой ткани погибшие клетки.
Функции эндотелия и глиальных клеток при повреждениях мозга. Эндотелий мозговых сосудов легко повреждается при нарушениях кислотно-основного состояния, повышении давления крови в артериях мозга, воздействиях на эндотелиоциты жирорастворимых патогенных продуктов (этанол, пропиленгликоль и др.). Ослабление функции ГЭБ вызывают токсичные вещества (соединения ртути и др.), лекарственные препараты (амитриптилин и др.), повышение концентрации в крови биологически активных веществ (гистамин, ангиотензин). Нарушения функции ГЭБ сочетаются с увеличением числа эндотелиальных пузырьков вследствие усиления везикулярного транспорта белка через ГЭБ активным или пассивным путем. При воспалительных процессах в ЦНС повреждение ГЭБ стимулирует миграцию лейкоцитов трансцеллюлярно через эпителиоциты, в то время как в других отделах сосудистой системы при воспалении лейкоциты мигрируют исключительно через межклеточные контакты. Поврежденный эндотелий утрачивает способность к селективному транспорту гексоз и аминокислот из крови в мозг. Через эндотелий начинают перемещаться в обоих направлениях белки, липопротеиды и многие другие вещества, нарушающие функцию нейронов и глиальных клеток. В зонах развития воспалительного процесса в нервной ткани трансэндотелиальная миграция лейкоцитов обычно поддерживает воспалительную демиелинизацию аксонов нервных клеток, способствуя раздражению глиальных элементов, а в тяжелых случаях вызывает их гибель. Необратимые повреждения клеток глии ведут к нарушению ее опорной функции, изменению архитектоники расположения нейронов, патологической активации или угнетению их деятельности, к развитию нейродистрофий. В мозговой ткани, окружающей зону воспалительного очага, раздражение глии проявляется в виде усиления митотического деления макроглиальных клеток и их полиплоидизации. Чрезмерная стимуляция астроцитов приводит к нарушениям трофической функции в связи с угнетением способности к мобилизации и усилению синтеза трофических материалов, низким уровнем поглощения аминокислот из внешней среды, неполноценностью транспорта ионов, высвобождаемых нейроном. Дефекты в регуляции ионного состава внеклеточной жидкости служат причиной изменений возбудимости нейронов и развития в них дистрофических процессов.
Растяжение, перерезка нервных стволов, проникновение склерозирующих веществ, микробов (лепры) в эндоневральные пространства периферических нервных стволов повреждают функции метаболических единиц, представленных триадой - олигодендроцит- миелин-аксон нейрона. Патологический процесс начинается с повреждения капилляров эндоневрия и периневрия, резкого увеличения пассивной проницаемости эндотелия для макромолекул, ионов и водорастворимых неэлектролитов. Это изменяет функциональное состояние аксонов нервных клеток, нарушает проведение в них возбуждения, что в итоге может приводить к дегенерации.
Система кровь - спинномозговая жидкость. В образовании СМЖ участвуют эндотелий и кубический эпителий сосудистых сплетений стенок желудочков мозга. Кубический эпителий активно секретирует Na+ и тем самым создает определенный химический концентрационный градиент, определяющий объем СМЖ во всех полостях мозга. Частично СМЖ образуется за счет диффузии межклеточной жидкости из мозговой ткани, омывающей нейроны и глиальные клетки. Активное образование СМЖ мозговыми сосудистыми сплетениями и самой мозговой тканью создает определенное гидростатическое давление (в среднем 20-40 мм рт.ст.). СМЖ истекает из желудочков мозга, и большая часть ее реабсорбируется в систему венозных синусов при помощи арахноидальных ворсинок, сформированных в виде клапанов. Небольшое количество СМЖ может всасываться в местах выхода черепномозговых и спинальных нервов. Спинномозговая жидкость выполняет роль специализированной жидкой среды - наполнителя полостей, где располагается ЦНС. Благодаря погружению в жидкую среду ЦНС обеспечивается не только оптимальной механической защитой, но и высокоэффективным дренирующим механизмом, действующим за счет удаления вредных продуктов распада с током СМЖ, главным образом в венозные синусы.
Состав СМЖ претерпевает количественные и качественные изменения при самых различных патологических процессах, возникающих в ЦНС. Важную роль в этих процессах играют клетки эпендимы, которые вместе с пиаглиальной мембраной отделяют СМЖ от межклеточной жидкости мозга. Клетки эпендимы - эпендимоциты, снабженные микроворсинками, обладают свойствами транспортного эпителия, характерным признаком которого является высокая активность АТФазы латеральной и базолатеральной мембраны клетки, а также наличие щелевых контактов между клетками. В связи с такой структурной организацией эпендима выполняет роль дифференцирующих фильтров между СМЖ и межклеточной жидкостью мозга, обмен между которыми может осуществляться через межклеточные щели эпендимы путем диффузии и общего тока интерстициальной жидкости. Из межклеточного пространства нервной ткани в СМЖ могут поступать различные продукты. Так, вдыхание газовой смеси с резко повышенной концентрацией СО2, длительные судороги, вызванные электрошоком или фармакологическими препаратами, повышение артериального давления выше исходного на 90 мм рт.ст. и более повреждают ГЭБ. Это повреждение происходит на фоне резкой дилатации сосудов головного мозга, повышения гидростатического давления в мозговых сосудах, нарушения образования и циркуляции СМЖ, угнетения трофической и буферной функции глии. При повреждении ГЭБ возникает альтерация нейронов, развиваются системные нарушения регуляции деятельности жизненно важных органов, значительно возрастает концентрация белков в СМЖ и межклеточной жидкости мозга. Угнетение продукции СМЖ связано обычно с уменьшением поступления в желудочки мозга Na+, секретируемого кубическим эпителием сосудистых сплетений. При отеке мозга СМЖ выполняет очень важную для компенсации нарушений метаболизма дренирующую функцию за счет усиленного поступления в нее патологических ингредиентов из межклеточных пространств поврежденных участков мозговой ткани и ускорения их удаления в венозные синусы. При повреждении мозговой ткани пролиферация клеток эпендимы резко увеличивается, что играет важную роль в запуске и поддержании регенеративного процесса, ведущего к замещению утраченных участков мозга соединительной тканью. Хронические повреждения сосудистых сплетений желудочков мозга часто развиваются при болезнях иммунных комплексов, продукции аутоантител к гломерулярным базальным мембранам почек из-за сходства их антигенного состава со структурами сплетений. Повышение содержания белков в СМЖ возникает при различных формах менингита, при опухолях ЦНС. Ограниченная гетерогенность иммуноглобулинов класса G отмечается при острых заболеваниях мозга (герпетический энцефалит), а также при хронических патологических процессах (рассеянный склероз, сифилис). Выраженное повышение концентрации белков в СМЖ, специфичных для ЦНС, происходит при острых энцефалитах, сирингомиелии. При некоторых формах шизофрении в СМЖ возрастает активность бета-гидроксилазы. Своеобразие механизмов образования и циркуляции СМЖ часто влияет на фармакодинамическое действие лечебных препаратов и других веществ при внутрижелудочковых и спинномозговых введениях.

Гематотестикулярный барьер

В гематотестикулярном барьере (ГТБ) барьерную функцию выполняют стенки сосудов,

имеющие сплошной эндотелий, собственная оболочка семенных канальцев, клетки Сертоли, интерстиций и белковая оболочка яичек. Эти структуры обеспечивают высокую избирательность проникновения веществ внутрь семенных канальцев и изолируют сперматогенный эпителий от иммунного аппарата собственного организма. Через ГТБ не проникают краски, L-ДОФА, антитела класса G, но проходят альбумины, альфа- и бета-глобулины, гонадотропные гормоны (ФСГ, ЛГ, эстрогены). При повреждениях ГТБ (травма, действие повышенной температуры, инфекции - туберкулез, вирусный паротит и др.) образуются аутоантигены, которые индуцируют синтез соответствующих аутоантител, вызывающих повреждение клеток яичек и асперматогенез.

Гематофолликулярный барьер

Гематофолликулярный барьер (ГФБ) формируют клетки внутренней теки зреющего фолликула и фолликулярный эпителий. Трофические потребности созревающей яйцеклетки обеспечиваются клетками гранулезы, поскольку прямого контакта между фолликулярной жидкостью и яйцеклеткой не существует. Подвергающиеся атрезии фолликулы не имеют ГФБ.

Нормальная физиология: конспект лекций Светлана Сергеевна Фирсова

12. Гистогематический барьер и его физиологическая роль

Гистогематический барьер – это барьер между кровью и тканью. Впервые были обнаружены советскими физиологами в 1929 г. Морфологическим субстратом гистогематического барьера является стенка капилляров, состоящая из:

1) фибриновой пленки;

2) эндотелия на базальной мембране;

3) слоя перицитов;

4) адвентиции.

В организме они выполняют две функции – защитную и регуляторную.

Защитная функция связана с защитой ткани от поступающих веществ (чужеродных клеток, антител, эндогенных веществ и др.).

Регуляторная функция заключается в обеспечении постоянного состава и свойств внутренней среды организма, проведении и передаче молекул гуморальной регуляции, удалении от клеток продуктов метаболизма.

Гистогематический барьер может быть между тканью и кровью и между кровью и жидкостью.

Основным фактором, влияющим на проницаемость гистогематического барьера, является проницаемость. Проницаемость – способность клеточной мембраны сосудистой стенки пропускать различные вещества. Она зависит от:

1) морфофункциональных особенностей;

2) деятельности ферментных систем;

3) механизмов нервной и гуморальной регуляции.

В плазме крови находятся ферменты, которые способны изменять проницаемость сосудистой стенки. В норме их активность невелика, но при патологии или под действием факторов повышается активность ферментов, что приводит к повышению проницаемости. Этими ферментами являются гиалуронидаза и плазмин. Нервная регуляция осуществляется по бессинаптическому принципу, так как медиатор с током жидкости поступает в стенки капилляров. Симпатический отдел вегетативной нервной системы уменьшает проницаемость, а парасимпатический – увеличивает.

Гуморальная регуляция осуществляется веществами, делящимися на две группы – повышающие проницаемость и понижающие проницаемость.

Повышающее влияние оказывают медиатор ацетилхолин, кинины, простагландины, гистамин, серотонин, метаболиты, обеспечивающие сдвиг pH в кислую среду.

Понижающее действие способны оказывать гепарин, норадреналин, ионы Ca.

Гистогематические барьеры являются основой для механизмов транскапиллярного обмена.

Таким образом, на работу гистогематических барьеров большое влияние оказывают строение сосудистой стенки капилляров, а также физиологические и физико-химические факторы.

Из книги Мужчина и женщина: искусство любви автора Диля Еникеева

Барьер общения Нелюбимый всегда одинок… Жорж Санд Если ребенок уже с детских лет не уверен в себе, боязлив, нерешителен, застенчив, а властная, деспотичная мать растит сына одна, командует им и полностью подавляет его, то в подростковом возрасте имеющиеся особенности

Из книги НИЧЕГО ОБЫЧНОГО автора Дэн Миллмэн

Из книги Как я вылечил болезни глаз. Уникальные советы, оригинальные методики автора П. В. Аркадьев

Пришлось преодолеть психологический барьер Моя жена уже давно увлекается лечением с помощью урины. А мне даже от одного запаха плохо становилось. Женщинам почему-то легче себя заставить. А мужик, даже если и знает, что ему это на пользу, все равно с трудом на всякие новые

Из книги Психиатрия. Руководство для врачей автора Борис Дмитриевич Цыганков

ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ Учение о физиологии мозга базируется на классических работах отечественных физиологов (И. М. Сеченов, 1886; В. М. Бехтерев, 1891; И. П. Павлов, 1923; П. К. Анохин, 1975, и др.), а также многих зарубежных исследователей (Ч. Шеррингтон, 1897; У. Пенфилд, 1959, и др.).

Из книги Питание и долголетие автора Жорес Медведев

Физиологическая роль холестерина Холестерин – это достаточно сложное жироподобное органическое соединение с общей формулой С27Н46О, относящееся к группе стеринов. Он появился в процессе эволюции вместе с первыми одноклеточными животными сотни миллионов лет назад как

Из книги Расскажите сыну, как... Откровенно о сокровенном автора Офелия Мартиросовна Стельникова

Физиологическая беременность Оплодотворение и имплантацияБеременность начинается с момента слияния яйцеклетки и сперматозоида, или оплодотворения, которое, как правило, происходит в области свободного конца маточной трубы. Оплодотворенная яйцеклетка начинает

Из книги Естественные технологии биологических систем автора Александр Михайлович Уголев

Из книги Корпорация «Еда». Вся правда о том, что едим автора Михаил Гаврилов

Защитный барьер слизистой ЖКТ Слизистая ЖКТ - это слой защитных клеток, которые являются барьером между внутренними органами и внешней средой и осуществляют всасывание питательных веществ. Слизистая ЖКТ включает слой желудочного эпителия, который закрывает желудок и

Из книги Экологичное питание: натуральное, природное, живое! автора Любава Живая

Физиологическая причина пищемании Большинство людей не способны переваривать пищу должным образом. Это связано с различными заболеваниями желудочно-кишечного тракта. Они могут быть хроническими, когда человек о них знает. Бывают вообще не «заболевания», а напряжение

Из книги Питание для мозга. Эффективная пошаговая методика для усиления эффективности работы мозга и укрепления памяти автора Нил Барнард

Глава 5 Постройте свой витаминный барьер Держаться подальше от токсичных металлов и «плохих» жиров – звучит не так уж и сложно. Однако мы только начали. На этом важные шаги по укреплению своего здоровья далеко не заканчиваются.Некоторые витамины – элементы питания,

Из книги Эксперимент в хирургии автора Владимир Васильевич Кованов

КАК ПРЕОДОЛЕТЬ ТКАНЕВЫЙ БАРЬЕР? В начале своего развития восстановительная хирургия шла по пути использования собственных тканей организма (аутотрансплантации), так как было замечено, что пересадка тканей от одного организма другому (гомотрансплантация) часто не дает

Из книги Нормальная физиология автора Николай Александрович Агаджанян

Гематоэнцефалический барьер Термин «гематоэнцефалический барьер» (от гр. haima – кровь, encephalon – мозг) был предложен Л. С. Штерн и Р. Готье в 1921 г. Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) принадлежит к числу внутренних, или гистогематических, барьеров (гематоофтальмического,

Из книги Скрытые возможности нашего мозга автора Михаил Г. Вейсман

Уникальная система самозащиты или причина неизлечимости заболеваний? или Что такое гематоэнцефалический барьер головного мозга? Мешать нейронам полноценно функционировать способны не только вирусы или инфекция. Они-то всем тканям, а не одним нейронам наносят

Из книги Самый полезный напиток на Земле. Сухое красное вино. Правда, которую от нас скрывают! автора Владимир Самарин

Из книги Гипотония автора Анастасия Геннадьевна Красичкова

Физиологическая гипотония Физиологической гипотонией называются случаи, когда пониженное артериальное давление является нормой и не вызывает ухудшения самочувствия либо появляется изредка и в слабой форме. Многие узнают о наличии у них гипотонии случайно, во время

Из книги Хроническая усталость и как ее победить. Секреты здорового сна автора Александр Анатолиевич Андреев

Сон – не просто физиологическая потребность Мы уже говорили о том, что в старину сон рассматривался не только как естественная потребность организма, но и как неизведанное и даже небезопасное состояние.Насколько серьезно люди воспринимали сон в XVII столетии,