Της Ταξιαρχίας Κοζπή,
Δεν είναι καθόλου τυχαίο το γεγονός, ότι κάθε μονάδα ζωής απαιτεί τους δικούς της μηχανισμούς προστασίας ή διαφορετικά, τους δικούς της φραγμούς. Κατά αυτόν τον τρόπο, καταφέρνει να αντεπεξέρχεται στις αντιξοότητες του περιβάλλοντός της και –τελικά– να επιβιώνει. Το ανθρώπινο σώμα –ως η επιτομή της ζωής– διαθέτει αμέτρητους τέτοιους μηχανισμούς, που προστατεύουν τα διάφορα όργανα και τους ιστούς του από χημικές ουσίες, παθογόνους μικροοργανισμούς και καθετί τοξικό για αυτά. Ιδιαίτερη μνεία αξίζει να γίνει σε έναν από τους σημαντικότερους προστατευτικούς μηχανισμούς του εγκεφάλου: Τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό. Ο αποκαλούμενος διαφορετικά «φύλακας του εγκεφάλου».
Το ανθρώπινο σώμα αποτελείται από μια πληθώρα οργάνων, καθένα από τα οποία συνεισφέρει στη λειτουργία αυτής της άρτια κατασκευασμένης «μηχανής». Οι άνθρωποι μπορούμε να αναπνέουμε, να σκεφτόμαστε, να γελάμε, κάθε μέρα. Ο κεντρικός έλεγχος για όλες τις δραστηριότητες πραγματοποιείται στον εγκέφαλο και τον νωτιαίο μυελό, τα οποία ορίζουν το Κεντρικό Νευρικό Σύστημα (ΚΝΣ) του ανθρώπινου σώματος.
Μέσω του ΚΝΣ συντονίζεται το σύνολο των πληροφοριών, που δέχεται το ανθρώπινο σώμα από το περιβάλλον, δίνοντας εντολές στα αντίστοιχα όργανα και στους αντίστοιχους μύες, να λειτουργήσουν. Η ανταλλαγή πληροφοριών λαμβάνει χώρα σε ειδικά κύτταρα, τους νευρώνες. Οι νευρώνες, ως καλώδια, συγκροτούν ένα δίκτυο επικοινωνίας μεταξύ των οργάνων και των μυών με τα διαφορετικά κέντρα του εγκεφάλου. Υπό αυτό το πρίσμα, το περιβάλλον που επικρατεί στον εγκέφαλο και στο οποίο αυτοί βρίσκονται πρέπει να παραμένει όσο το δυνατόν πιο σταθερό και ασφαλές. Αυτό μπορεί να εξασφαλιστεί μέσω εγκεφαλικών φραγμών, οι οποίοι αποτρέπουν την είσοδο τοξικών ουσιών, μολυσματικών παραγόντων –ακόμα και φαρμάκων– να εισβάλλουν στο ευαίσθητο εγκεφαλικό περιβάλλον.
Έχουν ανακαλυφθεί διάφοροι τύποι εγκεφαλικών φραγμών, μεταξύ των οποίων και ο αιματοεγκεφαλικός. Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός συνιστά ένα λειτουργικό κυτταρικό φράγμα, που παρεμποδίζει την ελεύθερη διάχυση ουσιών από το αίμα προς τον εγκέφαλο. Το αίμα ρέει μέσα σε ένα δίκτυο αγγείων σε κάθε όργανο στο ανθρώπινο σώμα και μεταφέρει θρεπτικά συστατικά και οξυγόνο, ενώ ταυτόχρονα απομακρύνει απόβλητα. Βλαβερές ουσίες, που μπορεί να κυκλοφορούν στο αίμα, όπως οι τοξίνες και οι παθογόνοι μικροοργανισμοί (ιοί, βακτήρια), πρέπει να παραμείνουν έξω από την εγκεφαλική περιοχή, γιατί θα προκαλέσουν ζημιά. Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός συγκροτείται από ειδικά αιμοφόρα αγγεία, τα τριχοειδή αγγεία του εγκεφάλου ή από ειδικά ενδοθηλιακά κύτταρα. Αυτά στοιχίζονται το ένα δίπλα στο άλλο και σχηματίζουν σωλήνες μαζί με άλλα κύτταρα. Οι κυτταρικές αυτές δομές επιτρέπουν την επιλεκτική είσοδο ουσιών και κυττάρων στον εγκέφαλο.
Ενδοθηλιακά κύτταρα: Το τείχος του αιματοεγκεφαλικού φραγμού
Σε όλο το σώμα, τα ενδοθηλιακά κύτταρα είναι τοποθετημένα στην εσωτερική επιφάνεια των αιμοφόρων και των λεμφικών αγγείων. Ελέγχουν την ανταλλαγή ουσιών μεταξύ του αίματος, που κυκλοφορεί και του περιβάλλοντος ιστού. Ο εγκέφαλος, ωστόσο, διαθέτει εξειδικευμένα ενδοθηλιακά κύτταρα, που εμποδίζουν την κίνηση ουσιών από το κυκλοφορούν αίμα στο εξωκυτταρικό υγρό του ΚΝΣ. Η διαφορά ανάμεσα στα φυσιολογικά ενδοθηλιακά κύτταρα και σε αυτά του εγκεφάλου έγκειται στον τρόπο με τον οποίο αυτά συγκολλώνται μεταξύ τους. Είναι κατανοητό πως τα εξειδικευμένα ενδοθηλιακά κύτταρα του εγκεφάλου συνδέονται στενότερα μεταξύ τους.
Οι στενοσύνδεσμοι και η νευροβλαστική μονάδα (NVU)
Οι στενοσύνδεσμοι –ως μία ποικιλία αδιαπέραστων συνδέσμων– συνδέουν τα κενά μεταξύ των γειτονικών εγκεφαλικών ενδοθηλιακών κυττάρων. Κατά αυτόν τον τρόπο, δημιουργείται μία αδιαπέραστη σύνδεση, που εμποδίζει τα περισσότερα μόρια, αλλά και τα ιόντα να περάσουν μεταξύ των αιμοφόρων αγγείων και του εγκεφάλου. Μόνο ορισμένα μικρά μόρια, όπως το νερό, το οξυγόνο, το διοξείδιο του άνθρακα και λιποδιαλυτές ουσίες –σαν τα μικρά μόρια των λιπαρών οξέων– έχουν τη δυνατότητα να κινούνται παθητικά μέσω του φραγμού. Μόρια με πιο εξειδικευμένη λειτουργία, όπως η γλυκόζη, μεταφέρονται με την πολύτιμη βοήθεια ειδικών πρωτεϊνών μεταφοράς. Με αυτόν τον τρόπο, το εγκεφαλικό μικροπεριβάλλον διατηρείται ασφαλές, με το ΚΝΣ να προστατεύεται και το νευρικό σύστημα να λειτουργεί με τον καλύτερο δυνατό τρόπο, στο σύνολό του.
Παράλληλα, εκτός από τις στενές συνδέσεις στο ενδοθήλιο, εμφανίζονται και άλλα μη εξειδικευμένα κύτταρα, όπως τα αστροκύτταρα και τα μικρογλοιακά, τα οποία σε πλήρη συνάρτηση με τους νευρώνες οργανώνουν τη λειτουργία του αιματοεγκεφαλικού φραγμού. Ο συνδυασμός όλων των παραπάνω κυτταρικών δομών, συμπεριλαμβανομένων και των ενδοθηλιακών κυττάρων, σχηματίζουν τη νευροβλαστική μονάδα (NVU). Αν η NVU υποστεί βλάβη σε κάποιο σημείο, ο φραγμός σπάει.
Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός και οι νευρολογικές ασθένειες
Διαφορετικές διαταραχές, όπως η λοίμωξη ή ο τραυματισμός, δύνανται να βλάψουν τους στενοσυνδέσμους και τη NVU, καταστρέφοντας το στενό πλέγμα του αιματοεγκεφαλικού φραγμού. Υπό αυτές τις συνθήκες, τοξίνες, παθογόνα ή κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος εισέρχονται στον εγκέφαλο και προκαλούν έμφραξη του ΚΝΣ. Τα κύτταρα, με την εισβολή τους στον εγκέφαλο, απελευθερώνουν σχετικές κυτοκίνες. Οι κυτοκίνες είναι ουσίες, οι οποίες εκκρίνονται μετά από κάποια φλεγμονή ή δραστηριότητα του ανοσοποιητικού συστήματος. Η απόκριση αυτών των ουσιών επηρεάζει τους νευρώνες και οδηγεί στον εκφυλισμό τους. Αυτό έχει ως άμεση συνέπεια την εμφάνιση νευρολογικών διαταραχών.
Μία από τις πιο χαρακτηριστικές ασθένειες είναι η Σκλήρυνση Κατά Πλάκας, (ΣΚΠ), μία αυτοάνοση διαταραχή, στην οποία το ανοσοποιητικό σύστημα επιτίθεται στο ΚΝΣ. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός υπόκειται σε ανεπανόρθωτες διαφοροποιήσεις, οι οποίες οδηγούν στην ανάπτυξη της ασθένειας. Πιο συγκεκριμένα, ορισμένες αρχικές φλεγμονώδεις αντιδράσεις επιφέρουν την αύξηση της διαπερατότητας του φραγμού και τα κύτταρα του ανοσοποιητικού εκμεταλλεύονται την ευκαιρία, για να εισβάλλουν στον εγκέφαλο. Αυτό επάγει τις φλεγμονώδεις αντιδράσεις στο ΚΝΣ, οι οποίες σε επόμενο βήμα ανακόπτουν τη λειτουργία του φραγμού και τα νευρικά κύτταρα καταστρέφονται. Όλο και περισσότερα ευρήματα αποκαλύπτουν ότι μετά από κάθε στάδιο χειροτέρευσης της ασθένειας, έχει προηγηθεί κάποια ρήξη του αιματοεγκεφαλικού φραγμού, που επιτρέπει τη μαζική είσοδο λευκοκυττάρων στον εγκέφαλο και την επακόλουθη επίθεσή τους στα νευρικά κύτταρα.
Το ίδιο συμβαίνει και με την επιληψία. Οι ιατροί αναγνωρίζουν τη συσχέτιση, καθώς εδώ και καιρό έχει αποκαλυφθεί ότι οι κρίσεις, στις οποίες υπόκεινται οι ασθενείς με επιληψία, σχετίζονται με προσωρινές ρήξεις στον αιματοεγκεφαλικό φραγμό. Η αρχική υπόθεση υποστήριζε ότι οι ρήξεις αυτές είναι αποτέλεσμα της διαδικασίας, που οδηγεί στις κρίσεις, αλλά αυτή έχει αρχίσει να αναθεωρείται μετά από την τεχνητή πρόκληση επιληπτικών κρίσεων σε πειραματόζωα με διατάραξη του αιματοεγκεφαλικού τους φραγμού.
Άλλες επιστημονικές ομάδες εντόπισαν ότι η δυσλειτουργία δύο πρωτεϊνών του αιματοεγκεφαλικού φραγμού διαδραματίζει ιδιαίτερο ρόλο στη νόσο του Αλτσχάιμερ. Οι δύο πρωτεΐνες βρίσκονται –υπό φυσιολογικές συνθήκες– σε πλήρη ισορροπία επιτρέποντας η μία την είσοδο, και η άλλη την αποβολή μίας ουσίας από το αίμα στον εγκέφαλο. Η διατάραξη αυτής της ισορροπίας οδηγεί σε συσσώρευση της ουσίας στον εγκέφαλο, με συνέπεια τον σχηματισμό χαρακτηριστικών πλακών, που συνδέονται με την εμφάνιση και την εξέλιξη του Αλτσχάιμερ. Παρόμοιες ενδείξεις έχουν βρεθεί και για άλλες νευρολογικές νόσους, όπως για τη νόσο του Πάρκινσον. Αξιοσημείωτη αναφορά χρειάζεται να γίνει και στην παθοφυσιολογία του αιματοεγκεφαλικού φραγμού στην ανάπτυξη καρκινικών κυττάρων.
Αναμφίβολα, οι μελλοντικές θεραπείες θα έχουν ως πρότυπο την τροποποίηση της δομής του αιματοεγκεφαλικού φραγμού. Η επισκευή των ρηγμάτων σε αυτόν είναι η μία πλευρά. Η άλλη αφορά στο σκόπιμο άνοιγμα προσωρινών ρηγμάτων, ώστε να είναι δυνατή η μεταφορά των μορίων των φαρμάκων στον εγκέφαλο. Σε αυτό το σημείο, αξίζει να επισημανθεί ότι το 98% περίπου των φαρμάκων δεν διαπερνάει τον φραγμό και για αυτόν τον λόγο, οι νευρολογικές ασθένειες θεωρούνται τις περισσότερες φορές μη αναστρέψιμες. Η μεταμόσχευση ενός τύπου προγονικών κυττάρων, που μπορεί να δημιουργήσει νέα ενδοθηλιακά κύτταρα –για παράδειγμα– θα μπορούσε να καταστεί χρήσιμη στην ανασυγκρότηση του αιματοεγκεφαλικού φραγμού μετά από εγκεφαλικό επεισόδιο. Επιλογικά, η βαθύτερη κατανόηση, τόσο της διάσπασης όσο και της αποκατάστασης του αιματοεγκεφαλικού φραγμού, αποτελούν τον ακρογωνιαίο λίθο για την ανακάλυψη και την προσφορά επιτυχέστερων θεραπευτικών προγραμμάτων.
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ
- The blood-brain barrier in health and disease: Important unanswered questions, rupress.org. Διαθέσιμο εδώ
- Brain metastatic cancer cells release microRNA-181c-containing extracellular vesicles capable of destructing blood-brain barrier, nature.com. Διαθέσιμο εδώ
- Blood-brain barrier associated tight junction disruption is a hallmark feature of major psychiatric disorders, nature.com. Διαθέσιμο εδώ
- A novel dynamic multicellular co-culture system of studying individual blood-brain barrier cell types in brain diseases and cytotoxicity testing, nature.com. Διαθέσιμο εδώ
- Role of the Blood-Brain Barrier in Central Nervous System Insulin Resistance, frontiersin.org. Διαθέσιμο εδώ
- Blood-Brain Barrier: From Physiology to Disease and Back, journals.physiology.org. Διαθέσιμο εδώ
- Brain Barriers Training, brainbarriers4you.eu. Διαθέσιμο εδώ
- Φύλακας του εγκεφάλου: ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός, scienceinschool.org. Διαθέσιμο εδώ
- Ο ρόλος του αιματοεγκεφαλικού φραγμού εις την παθογένειαν της πολλαπλής σκληρύνσεως, encephalos.gr. Διαθέσιμο εδώ
