Итак, подведем итог. Гематоэнцефалический барьер активно отбирает из крови необходимые для питания центральной нервной системы вещества. Одновременно он регулирует выведение из внутренней среды мозга продуктов обмена и чужеродных химических соединений.
Путь к решению проблемы избирательности (селективности) гематоэнцефалического барьера лежит в разных планах. Один из них — изучение рефлекторных механизмов, заложенных в основе его деятельности. В структурах мозга, осуществляющих барьерные функции, имеется огромное число хемо-, баро- и осморецепторов, реагирующих на количественные и качественные изменения в составе и свойствах окружающей их микросреды. Они получают информацию о потребностях нервных клеток в энергетических ресурсах, о наличии или отсутствии необходимых для их жизнедеятельности питательных веществ, солях, ферментах, гормонах, витаминах. В ответ, по принципу обратной связи, возникает поток импульсов, которые регулируют проницаемость барьера и тем самым способствуют сохранению или нарушению состава и свойств микросреды нервных клеток и волокон.
При некоторых физиологических и патологических состояниях, сопровождающихся повышением проницаемости гематоэнцефалического барьера, в цереброспинальной жидкости накапливается значительное количество различных химических веществ, влияющих на состояние мозга. В свою очередь, возбужденные или заторможенные клетки центральной нервной системы выделяют в окружающую среду все новые и новые продукты своего обмена веществ (адренергические, холинергические, гистаминергические, серотонинергические соединения). Это способствует в одних случаях распространению возбуждения по всей нервной системе или по определенным ее отделам, в других случаях ее торможению.
Тесное взаимодействие между состоянием гематоэнцефалического барьера, трофикой, обменом и питанием мозга доказывает, что в основе его деятельности лежит принцип саморегулирования. Совершенно естественно, что барьер находится под контролем нервных и гуморальных механизмов, координирующих и коррелирующих функции и потребности центральной нервной системы. Вот почему поступление в мозг некоторых совершенно необходимых для его питания веществ, например, глюкозы, аминокислот, липидов, электролитов и т. д., как бы регламентировано, особенно в тех случаях, когда их содержание в крови выходит за пределы физиологической нормы.
Для центральной нервной системы одинаково опасен как недостаток питательных веществ, так и их избыток. Здесь принцип постоянства действует буквально с математической точностью.
Но существует еще один механизм, с помощью которого гематоэнцефалический барьер осуществляет свои защитные и регуляторные функции. Состояние гематоэнцефалического барьера, т. е. его активность и избирательная проницаемость, зависят от уровня обменных процессов, совершающихся не только в клетках и тканях мозга, но и в самих структурах барьера. Оно изменяется в зависимости от потребностей нервных элементов в питательных веществах.
Особо важное значение нейроглии для барьерных функций мозга известно давно. Около 85% поверхности мозговых капилляров покрыто отростками звездчатых клеток — астроцитов. Их присосковые ножки стягивают стенки капилляров и тем самым замедляют переход веществ из крови в ткань мозга. Одновременно они высасывают из капилляров необходимые питательные вещества, например глюкозу, и передают их нейронам (рис. 13). Не случайно их называют «клетками-кормилицами». В связи с этим возникло предположение, что вода и соли проходят сквозь клетки нейроглии, которые совершают при этом пульсирующие ритмические движения, облегчающие движение веществ из крови к нейронам.
Французский ученый Лабори описал метаболические функции гематоэнцефалического барьера. Оказалось, что элементы, образующие анатомическую основу барьерных механизмов центральной нервной системы, содержат наборы различных ферментов, способных разрушать и инактивировать некоторые вещества, содержащиеся в крови. Так, например, в нейроглии клетки типа А вырабатывают в основном ферменты, обеспечивающие преимущественно обмен пентоз, в то время как клетки типа В осуществляют свой обмен по трикарбоновому циклу, а клетки типа С содержат ферменты обоих видов. Астроциты, играющие наиболее важную роль в реализации барьерных функций, принадлежат к типу А, клетки особой ткани мозга олигодендроглии — к типу С. Нейроны, самые важные и незаменимые элементы центральной нервной системы, ориентируют свою метаболическую активность по трикарбоновому циклу и могут функционировать только благодаря снабжению со стороны нейроглии. Глия поставляет им гликоген и благодаря своей высокой восстановительной способности освобождает нейроны от окисленных продуктов обмена. При этом глия может менять окислительный потенциал отдельных входящих в ее состав элементов. Это вызывает изменение электрического заряда клеток, что приводит к повышению или снижению проницаемости гематоэнцефалического барьера. По-видимому, барьер становится менее проницаемым, если астроциты слабо поляризованы, т. е. окислительный потенциал их повышен.
Рис. 13. Схематическое изображение взаимоотношений между тканью мозга, цереброспинальной жидкостью и кровью.
Н — нейрон; А — астроцит; MB — миэлиновое нервное волокно; К — капилляр, Э — эпендима, слой эпителиальных клеток, выстилающих стенки желудочков мозга; ПМ — поверхность мозга. Стрелки обозначают движение цереброспинальной жидкости в ткань мозга (по В. А. Отеллину).
Многие исследователи высказывают предположение, что вещества, поступающие из крови в центральную нервную систему через структурные образования гематоэнцефалического барьера, подвергаются ферментативной перестройке. В одних случаях это может облегчить их переход в мозг, в других — затруднить, в третьих полностью разрушить или нейтрализовать их биологическую активность.
Однако природа изобретательна. Она нашла еще один путь (отступая от научной терминологии — путь «контрабанды») для проникновения веществ из крови в центральную нервную систему. В некоторых случаях лейкоциты крови, начиненные поглощенными ими бактериями (явление фагоцитоза) или химическими веществами, проникая сквозь щели эндотелия капилляров мозга в «забарьерную» зону, переносят инфекционное или ядовитое начало. Установлено, например, что большие подвижные клетки — гепариноциты, нагруженные гепарином, гистамином, серотонином и, возможно, другими биологически активными веществами, начинают при определенных обстоятельствах проникать в кору головного мозга. Перешагнув барьер, они освобождаются от «груза» и тем самым способствуют поступлению его во внутреннюю среду мозга.
Таким образом, гематоэнцефалический барьер — это очень тонко реагирующий физиологический механизм, состояние которого изменяется в зависимости от условий среды и потребностей центральной нервной системы. Проницаемость увеличивается при голодании и недостатке кислорода, под влиянием различных гормонов, при удалении некоторых желез внутренней секреции (щитовидной, гипофиза, поджелудочной), при повышении температуры тела до 41—42° или при снижении ее до 34—35°. Многие инфекционные заболевания, беременность, лактация, черепно-мозговая травма, облучение, наркоз могут изменить функции гематоэнцефалического барьера и облегчить поступление как чужеродных, так и свойственных организму веществ из крови в мозг.
Проницаемость гематоэнцефалического барьера меняется в различные периоды жизни человека и животных. Она очень высока у новорожденных и в первые недели и месяцы жизни и заметно снижается к старости. У животных, рождающихся с закрытыми глазами (крольчата, щенята, котята), почти все вещества, введенные в кровь, проникают в центральную нервную систему. Нормальная функция барьера устанавливается лишь после созревания. Состояние барьера в значительной степени определяется зрелостью нервной системы как анатомической и физиологической, так и биохимической. Вероятно, этим объясняется слабая активность гематоэнцефалического барьера у детей в раннем возрасте. Хорошо известно, что в детском возрасте гораздо чаще, чем у взрослых, наблюдаются нарушения деятельности центральной нервной системы.
