Главная > Болезни > Из кровеносных капилляров питательные вещества поступают в кровь

Из кровеносных капилляров питательные вещества поступают в кровь

Капилляры, их роль в циркуляции крови и обмене веществ в организме

Термин «капилляр» имеет латинское происхождение и переводится как «волосовидный». Эти мельчайшие (в 15 раз тоньше человеческого волоса) кровеносные сосуды пронизывают весь организм, составляя микроциркуляторное русло – важнейшую часть сердечно-сосудистой системы. Капилляры берут начало от артериол – мелких артерий. Каждая артериола распадается на один-два десятка капилляров, которые проникают во все ткани и органы, образуя взаимосвязанную систему, непосредственно контактирующую с клеточными стенками.

Капилляр – это трубка диаметром 5–10 мкм и длиной 0,5–1,0 мм из тонких полупроницаемых эндотелиальных клеток, прочно соединенных друг с другом межклеточным «цементом». Для обеспечения эффективного газообмена на всем протяжении капилляров в них отсутствует мышечный слой, а значит, эти сосуды не могут самостоятельно сокращаться. У рыб и лягушек капилляры наделены такой способностью, но в процессе эволюции человека мышечный слой капилляров был утрачен. Каждый капилляр имеет определенное строение: суженный артериальный отдел, расширенный переходный отдел и снова более узкая венозная часть, называемая коленом капилляра. И артериальное, и венозное сужение играют ту же роль, что и клапаны сердца.

Помимо кровеносных капилляров есть еще лимфатические, с более выраженной односторонней проницаемостью, а также синусоиды. Синусоиды – своеобразные капилляры селезенки, печени и надпочечников, представляющие собой карман со множеством ответвлений, образованный расширением участка сосуда. Важная их особенность – чрезвычайно замедленный кровоток, так как они выполняют функции емкости для хранения крови.

Обмен веществ на клеточном уровне зависит от работы капилляров, поскольку у организма нет других структур, доставляющих кислород и питательные вещества, а также очищающих его от продуктов распада. Удаление отходов жизнедеятельности клетки происходит через венулы – начальную часть венозной системы, образованную слиянием множества капилляров.

Упрощенно механизм работы капилляров можно описать так: их артериальная составляющая выделяет через стенки жидкую часть крови, а венозная – как губка впитывает межклеточную жидкость. Вся сложная система капиллярного русла работает как единый орган, изменяя кровоснабжение тканей в соответствии с их потребностями.

Капиллярная сеть

Вещества перемещаются из крови в межклеточное пространство через истонченные участки оболочки сосудов (эндотелия) либо через находящиеся между ее клетками поры. Эндотелий состоит из клеток, наделенных особыми свойствами:

• они перерабатывают стареющие клетки крови, расщепляют красящие вещества, молекулы холестерина и других жировых веществ;

• принимают участие в синтезе белков крови, способствуют восстановлению окружающих тканей;

• служат одним из защитных барьеров на пути инфекций.

Факт Самое удивительное, что эндотелиальные клетки сохранили функции одноклеточного организма. Они могут отделяться от структур, как небольшая амеба, перемещаться к месту скопления возбудителей инфекции или токсичных веществ и поглощать их. А в случае необходимости свободно движущиеся эндотелиальные клетки активно размножаются.

Эндотелиальные клетки капилляров работают как активные мембраны, через которые молекулы питательных веществ просачиваются под воздействием кровяного давления, когда сосуд сжимается. Продукты обмена из межклеточного пространства всасываются во время расширения капилляра.

В регуляции капиллярной сети многое остается загадкой для современной науки, изучены лишь наиболее явные из задействованных механизмов. В сосудистой стенке артериолы в точке, от которой ответвляются капилляры, расположено сфинктерное кольцо из мышечных клеток. От того, в каком оно положении – сжатом или расслабленном, зависит поступление крови в капилляр. Обычно в открытом (расслабленном) положении находится только небольшая часть сфинктеров; остальные являются резервом, который обеспечивает усиленное кровоснабжение тканей, когда в этом возникает потребность. Но было бы ошибкой считать капиллярную сеть статичной только из-за того, что в самих сосудах нет мышц. Периодически сокращаются гладкомышечные клетки, окружающие артериолы и капилляры. Возникающее при этом ритмичное прерывистое движение крови называется капиллярным пульсом. Есть свои периоды систолы и диастолы – сжатия и расширения, – не менее важные для кровообращения, чем сердечные.

Известные науке разновидности транспорта веществ через эндотелиальную оболочку капилляров (сверху вниз): через цитоплазму эндотелия, через истонченные участки эндотелиальных клеток и через просветы в стенке капилляров

Капилляры несут питательные вещества и кислород к каждой клетке организма

Пульсируя, капилляры способны изменять диаметр в 2–3 раза. Через сжатые сосуды проходит только плазма крови, без эритроцитов. Снабжение кислородом тканей возможно, лишь когда капилляр расширен. Но даже в этом состоянии его диаметр недостаточно велик для свободного тока крови. Ее клетки могут продвигаться по капиллярам очень медленно, в прямом смысле этого слова протискиваясь между узкими стенками сосудов. Эритроциты даже меняют округлую форму на вытянутую. Удлиненная форма эритроцитов и медленное течение крови способствуют увеличению площади контакта с клетками внутренней оболочки сосуда и переходу кислорода и питательных веществ в окружающие ткани.

Диаметр эритроцита может в три раза превышать диаметр капилляра. Чтобы продвинуться по нему, эритроциту приходится менять круглую форму на вытянутую

Способность мелких сосудов менять свой диаметр в широких пределах – основа механизма регулирования кровяного давления. Расширение большей части капилляров приводит к снижению артериального давления, оно зависит именно от сопротивления сосудов току крови. При сужении капилляров уменьшается их просвет, ток крови замедляется и давление в артериолах, а затем и в артериях возрастает. О состоянии капилляров можно судить по давлению крови во время расслабления сердца (диастолы). При этом артериальное давление крови зависит только от сопротивления сосудов и в норме должно составлять 60–80 мм ртутного столба. Если давление слишком низкое, это показатель застоя в периферическом, удаленном от сердца отделе системы кровообращения. Если же давление высокое, значит, капилляры сжаты. При спазме капилляров, чтобы заставить кровь двигаться, сердцу приходится интенсивнее работать, преодолевая сопротивление сузившихся сосудов. Продолжительное высокое кровяное давление может привести к перегрузке сердца и развитию сердечной недостаточности.

Примечание Часто ритм пульсации капилляров не совпадает с ритмом сердечных сокращений, и давление крови изменяется скачкообразно, например при резком переходе от состояния покоя к интенсивной физической нагрузке и наоборот. Именно поэтому опытные тренеры постепенно наращивают нагрузки и плавно завершают занятия, понимая, что от гармоничной, согласованной работы сердца и кровеносной системы зависит здоровье спортсмена.

Работа сердечно-сосудистой системы состоит из заданного сердцем ритма течения физиологических процессов и обеспечения капиллярами обмена веществ на клеточном уровне. Без последнего жизнедеятельность в живом организме протекать не может.

Капиллярное русло постоянно меняет свои очертания: одни капилляры возникают, другие исчезают. В этом есть глубокий смысл: таким образом организм регулирует питание тканей и органов, не допуская лишнего расхода энергии на содержание не нужных в данный момент сосудов. В отличие от капилляров более крупные сосуды – артерии и вены – относятся к анатомически неподвижным структурам: в их задачу входит исключительно транспортировка крови, тогда как функциями, регулирующими обмен, наделены именно капилляры.

Внутренняя полость капилляров выстлана эндотелиальными клетками, способными изменять свою форму. Именно с этим свойством связано исчезновение капилляров в тех местах, где они больше не нужны. Наполненные кровью капилляры состоят из уплощенных клеток эндотелия. Если же они долгое время бездействуют из-за того, что доступ крови перекрыт прекапиллярным сфинктером, клетки принимают округлую форму с многочисленными выступами. Постепенно выступы увеличиваются в размерах, смыкаются друг с другом, и на месте капилляра возникает тот или иной тип соединительной ткани.

Парадокс капилляров в том, что, с одной стороны, они очень маленькие (на кусочке живой ткани размером с булавочную головку может разместиться до 700 капилляров), с другой – их очень много, они занимают огромную площадь. По сути, это один из наиболее крупных органов человека.

Факт По данным датского физиолога Крога, общая площадь поверхности всех раскрытых капилляров в организме человека – 6300 м 2 .

На этом огромном пространстве постоянно идет обмен вещества и энергии. Молекулы питательных веществ непрерывным потоком поступают из крови в межклеточную жидкость, откуда их получают мышечные, нервные и другие клетки организма. Одновременно из клеток удаляются токсичные продукты обмена. Небольшая часть из них попадает в кровеносные капилляры, но большинство «отходов» организма поступает в лимфатическую систему через лимфатические капилляры. Этот вид капилляров содержит тканевую жидкость (лимфу), лишенную форменных элементов (эритроцитов, тромбоцитов). Лимфатические капилляры начинаются в межтканевом пространстве, затем сливаются в более крупные, создавая сосудистую сеть лимфатической системы. Особенность стенок лимфатических капилляров – в их односторонней проницаемости: вещества проникают только внутрь сосуда, после чего им предстоит пройти очистительные процедуры во множестве лимфатических узлов и лишь после этого попасть в венозную систему.

В организме существуют капилляры со специфическими функциями – это капиллярная сеть альвеол легких, в которых кровь освобождается от углекислого газа и обогащается кислородом, а также капилляры печени и почек, через которые утилизируются основные продукты обмена. Здоровье и правильная работа всех систем органов и тканей живого организма в первую очередь зависят от состояния капилляров.

Слева – лимфатический капилляр в норме, справа – наполненный продуктами распада

Капилляры четко реагируют на изменение физиологического состояния. Например, у спящего человека менее интенсивный кровоток, чем у бодрствующего, за счет того что основная масса крови (50 – ) находится в запасающих органах: селезенке, печени, легких, сосудах кожи. На время сна многие капилляры запустевают и временно выключаются из кровообращения. Но стоит появиться физической или эмоциональной нагрузке, как в мельчайших сосудах кровоток усиливается. Капиллярная сеть – один из важнейших инструментов для поддержания равновесия в организме, который позволяет приспосабливаться к изменяющимся потребностям живых тканей.

Примечание Существуют суточные и сезонные изменения в пульсации капилляров, ставшие основой биоритма организма. Они непосредственно влияют на температуру тела и обмен веществ человека. Утром капилляры еще сжаты и общий обмен веществ гораздо ниже, чем вечером, когда основная часть капилляров расширена. Осенью и зимой нередки спастические состояния мельчайших сосудов организма (это необходимо учитывать при профилактике сезонных заболеваний).

Таким образом, от состояния капилляров зависят питание всех тканей организма, дыхание и циркуляция внеклеточных жидкостей, то есть жизнь и здоровье человека. Даже сердце и крупные кровеносные сосуды погибнут, если их лишить собственной капиллярной сети. Удивительно, но современная медицина, признавая все эти факты, практически не уделяет внимания оздоровлению капилляров. Лишь офтальмологи[1] и натуропаты понимают всю важность процессов, происходящих на клеточном уровне.

По материалам velib.com

ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону N273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» педагогическая деятельность требует от педагога наличия системы специальных знаний в области обучения и воспитания детей с ОВЗ. Поэтому для всех педагогов является актуальным повышение квалификации по этому направлению!

Дистанционный курс «Организация работы с обучающимися с ограниченными возможностями здоровья (ОВЗ) в соответствии с ФГОС» от проекта «Инфоурок» даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (72 часа).

Тест по теме «Внутренняя среда организма», 8 класс

1. Выберите один, наиболее правильный вариант. Функции межклеточного вещества в крови выполняет
1) плазма
2) сыворотка
3) тканевая жидкость
4) лимфа

2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Лейкоциты — клетки крови, которые
1) образуются в красном костном мозге
2) способны изменять свою форму
3) содержат ядра
4) синтезируют гемоглобин
5) выделяют вещества для образования тромба
6) дозревают в нервных узлах

3. Установите соответствие между признаком форменных элементов крови и их видом: 1) лейкоциты, 2) эритроциты
А) продолжительность жизни – три-четыре месяца
Б) передвигаются в места скопления бактерий
В) участвуют в фагоцитозе и выработке антител
Г) безъядерные, имеют форму двояковогнутого диска
Д) участвуют в транспорте кислорода и углекислого газа

4. Выберите один, наиболее правильный вариант. Лимфатические сосуды несут лимфу в
1) артерии малого круга
2) вены большого круга
3) артерии большого круга
4) вены малого круга

5. Установите соответствие между функцией и клетками крови человека, которые ее выполняют: 1) лейкоциты, 2) эритроциты, 3) тромбоциты
А) защита организма от инфекций
Б) защита организма от потери крови
В) перенос углекислого газа
Г) осуществление фагоцитоза
Д) участие в свертывании крови
Е) перенос кислород

6. Установите соответствие между признаком форменных элементов крови и их видом: 1) эритроциты, 2) лейкоциты, 3) тромбоциты
А) участвуют в образовании фибрина
Б) содержат гемоглобин
В) обеспечивают процесс фагоцитоза
Г) транспортируют углекислый газ
Д) играют важную роль в иммунных реакциях

7. Выберите один, наиболее правильный вариант. Движение лимфы по лимфатическим сосудам в одном направлении обеспечивается
1) артериями большого круга
2) венами кровеносной системы
3) клапанами в их стенках
4) лимфатическими капиллярами

8. Выберите один, наиболее правильный вариант. Из кровеносных капилляров питательные вещества поступают непосредственно в
1) лимфу
2) клетки тканей
3) тканевую жидкость
4) лимфатические капилляры

9. Выберите один, наиболее правильный вариант. Клетки в организме человека получают питательные вещества и кислород непосредственно из
1) плазмы крови
2) лимфы
3) тканевой жидкости
4) лейкоцитов

10. Выберите три верных утверждения об этапах созревания эритроцитов.
1) Время жизни эритроцитов в кровяном русле ограничено — 100-120 дней.
2) Созревание эритроцитов происходит в клетках красного костного мозга.
3) После первичной дифференцировки происходит ряд трансформаций, в результате которых клетки теряют ядра, митохондрии и другие цитоплазматические органеллы.
4) Созревание эритроцитов происходит в клетках селезенки.
5) Время жизни эритроцитов в кровяном русле ограничено — 5-7 дней.

По материалам infourok.ru

Распространение крови по всему организму человека осуществляется за счет работы сердечно-сосудистой системы. Ее основным органом является сердце. Каждый его удар способствует тому, что кровь двигается и питает все органы и ткани.

В организме выделяют различные виды кровеносных сосудов. У каждого из них свое предназначение. Так, в систему входят артерии, вены и лимфатические сосуды. Первые из них предназначены для того, чтобы кровь, обогащенная питательными веществами, поступала к тканям и органам. Она насыщается углекислым газом и различными продуктами, выделенными в процессе жизнедеятельности клеток, и по венам возвращается обратно к сердцу. Но прежде чем поступить в этот мышечный орган, кровь фильтруется в лимфатических сосудах.

Общая длина системы, состоящей из кровеносных и лимфатических сосудов, в организме взрослого человека составляет порядка 100 тыс. км. А отвечает за ее нормальное функционирование сердце. Именно оно перекачивает каждые сутки около 9,5 тыс. литров крови.

Кровеносная система предназначена для жизнеобеспечения всего организма. Если нет проблем, то функционирует она следующим образом. Из левой части сердца через крупнейшие артерии выходит обогащенная кислородом кровь. Она разносится по организму ко всем клеточкам через широкие сосуды и мельчайшие капилляры, которые можно разглядеть лишь под микроскопом. Именно кровь она поступает в ткани и органы.

Место, где соединяется артериальная и венозная системы, называется «капиллярное русло». Стенки кровеносных сосудов в нем тонкие, а сами они очень мелкие. Это позволяет в полной мере выделять через них кислород и различные питательные элементы. Отработанная кровь поступает в вены и возвращается по ним к правой стороне сердца. Оттуда она попадает в легкие, где и обогащается вновь кислородом. Проходя через лимфатическую систему, кровь очищается.

Вены разделяются на поверхностные и глубокие. Первые находятся близко к поверхности кожи. По ним кровь поступает в глубокие вены, которые возвращают ее к сердцу.

Регуляция кровеносных сосудов, работы сердца и общего кровотока осуществляется центральной нервной системой и выделяемыми в тканях местными химическими веществами. Это помогает контролировать поток крови через артерии и вены, увеличивая или уменьшая его интенсивность в зависимости от процессов, проходящих в организме. Например, он увеличивается при физических нагрузках и уменьшается при травмах.

Отработанная «обедненная» кровь по венам поступает в правое предсердие, откуда перетекает в правый желудочек сердца. Мощными движениями эта мышца выталкивает поступившую жидкость в легочный ствол. Он разделяется на две части. Кровеносные сосуды легких предназначены для обогащения крови кислородом и возвращению их в левый желудочек сердца. У каждого человека эта его часть более развита. Ведь именно левый желудочек отвечает за то, как весь организм будет снабжаться кровью. Подсчитано, что нагрузка, которая приходится на него, в 6 раз больше, чем та, которой подвергается правый желудочек.

Кровеносная система включает в себя два круга: малый и большой. Первый из них предназначен для того, чтобы насытить кровь кислородом, а второй – для ее транспортировки по всему оргазму, доставки до каждой клеточки.

Чтобы организм человека нормально функционировал, необходимо соблюдение ряда условий. В первую очередь внимание уделяется состоянию сердечной мышцы. Ведь именно она является тем насосом, который гонит по артериям необходимую биологическую жидкость. Если работа сердца и кровеносных сосудов нарушена, мышца ослаблена, то это может стать причиной периферических отеков.

Немаловажно, чтобы соблюдался перепад областей низкого и высокого давления. Это необходимо для нормального кровотока. Так, например, в области сердца давление ниже, чем на уровне капиллярного русла. Это позволяет соблюдать законы физики. Кровь двигается из зоны более высокого давления в ту область, где оно ниже. Если возникает ряд заболеваний, из-за которых установленный баланс нарушается, то это чревато застоями в венах, отеками.

Выброс крови из нижних конечностей осуществляется благодаря так называемым мышечно-венозным помпам. Так именуют икроножные мышцы. При каждом шаге они сокращаются и выталкивают кровь против природной силы притяжения в сторону правого предсердия. Если это функционирование нарушается, например, в результате травмы и временного обездвиживания ног, то возникает отек, обусловленный уменьшением венозного возврата.

Еще одним важным звеном, отвечающим за то, чтобы кровеносные сосуды человека функционировали нормально, являются венозные клапаны. Они предназначены для того, чтобы поддерживать идущую по ним жидкость до тех пор, пока она не попадет в правое предсердие. Если этот механизм нарушается, а это возможно в результате травм или в связи с износом клапанов, будет наблюдаться патологический сбор крови. В результате это приводит к повышению давления в венах и выдавливанию жидкой части крови в ткани, находящиеся вокруг. Ярким примером нарушения этой функции является варикозное расширение вен на ногах.

Чтобы разобраться, как работает кровеносная система, необходимо понять, как функционирует каждая из ее составляющих. Так, легочные и полые вены, легочный ствол и аорта – это основные пути перемещения необходимой биологической жидкости. А все остальные способны регулировать интенсивность притока и оттока крови к тканям благодаря возможности менять свой просвет.

Все сосуды в организме разделяются на артерии, артериолы, капилляры, венулы, вены. Все они образуют замкнутую соединяющуюся систему и служат единой цели. При этом каждый кровеносный сосуд имеет свое предназначение.

Участки, по которым перемещается кровь, разделяют в зависимости от того, в каком направлении она в них движется. Так, все артерии предназначены для переноса крови от сердца по организму. Они бывают эластичного, мышечного и мышечно-эластичного типа.

К первому виду относятся те сосуды, которые непосредственно связаны с сердцем и выходят из его желудочков. Это легочный ствол, легочная и сонная артерии, аорта.

Все указанные сосуды кровеносной системы состоят из эластичных волокон, которые растягиваются. Это происходит при каждом ударе сердца. Как только сокращение желудочка прошло, стенки возвращаются в первоначальный вид. За счет этого поддерживается нормальное давление на протяжении периода, пока сердце опять не заполнится кровью.

Ко всем тканям организма кровь поступает через артерии, которые отходят от аорты и легочного ствола. При этом различные органы нуждаются в разном количестве крови. Значит, артерии должны уметь сужать или расширять свой просвет для того, чтобы жидкость через них проходила лишь в необходимых дозах. Это достигается благодаря тому, что в них работают гладкие мышечные клетки. Такие кровеносные сосуды человека называются распределительными. Их просвет регулируется симпатической нервной системой. К мышечным артериям относят артерию мозга, лучевую, плечевую, подколенную, позвоночную и прочие.

Также выделяют и другие виды кровеносных сосудов. К ним относят мышечно-эластичные или смешанные артерии. Они могут очень хорошо сокращаться, но при этом обладают высокой эластичностью. К такому виду относятся подключичная, бедренная, подвздошная, брыжеечная артерии, чревный ствол. В них присутствуют как эластичные волокна, так и мышечные клетки.

По мере движения крови вдоль артерий их просвет уменьшается, а стенки становятся тоньше. Постепенно они переходят в наименьшие капилляры. Участок, где заканчиваются артерии, называют артериолами. Стенки их состоят из трех слоев, но они слабо выражены.

Наиболее тонкими сосудами являются капилляры. В совокупности они представляют собой самую протяженную часть всей системы кровоснабжения. Именно они соединяют между собой венозное и артериальное русла.

Истинным капилляром называют кровеносный сосуд, который образуется в результате разветвления артериол. Они могут образовывать собой петли, сети, которые располагаются в коже или синовиальных сумках, или сосудистые клубочки, находящиеся в почках. Величина их просвета, скорость кровотока в них и форма образуемых сетей зависят от тканей и органов, в которых они находятся. Так, например, в скелетных мышцах, легких и оболочках нервов расположены самые тонкие сосуды – их толщина не превышает 6 мкм. Они образуют лишь плоские сети. В слизистых оболочках и коже они могут достигать 11 мкм. В них сосуды формируют трехмерную сеть. Самые широкие капилляры находятся в кроветворных органах, железах внутренней секреции. Их диаметр в них достигает 30 мкм.

Плотность их размещения также неодинакова. Наибольшая концентрация капилляров отмечается в миокарде и головном мозге, на каждый 1 мм3 их насчитывается до 3 000. При этом в скелетной мышце их всего лишь до 1000, а в костной ткани и того меньше. Также важно знать, что в активном состоянии в нормальных условиях кровь циркулирует не по всем капиллярам. Около 50% их находятся в неактивном состоянии, их просвет сжат до минимума, по ним проходит лишь плазма.

Капилляры, кровь в которые поступает из артериол, объединяются и образуют более крупные сосуды. Их называют посткапиллярные венулы. Диаметр каждого такого сосуда не превышает 30 мкм. В местах перехода образуются складки, которые выполняют те же функции, что и клапаны в венах. Через их стенки могут проходить элементы крови и плазма. Посткапиллярные венулы объединяются и впадают в собирательные. Их толщина составляет до 50 мкм. В их стенках начинают появляться гладкомышечные клетки, но часто они даже не окружают просвет сосуда, зато их наружная оболочка уже четко выражена. Собирательные венулы переходят в мышечные. Диаметр последних часто достигает и 100 мкм. У них уже есть до 2 слоев мышечных клеток.

Кровеносная система устроена таким образом, что число сосудов, отводящих кровь, обычно в два раза превышает количество тех, по которым она поступает в капиллярное русло. При этом жидкость распределена так. В артериях находится до 15% от всего количества крови в организме, в капиллярах до 12%, а в венозной системе 70-80%.

Кстати, жидкость может перетекать из артериол в венулы, не попадая в капиллярное русло через специальные анастомозы, в стенки которых входят мышечные клетки. Они находятся практически во всех органах и предназначены для того, чтобы кровь могла сбрасываться в венозное русло. С их помощью контролируется давление, регулируется переход тканевой жидкости и кровоток через орган.

Вены образуются после слияния венул. Их структура напрямую зависит от месторасположения и диаметра. На количество мышечных клеток влияет место их локализации и то, под влиянием каких факторов в них перемещается жидкость. Вены разделяются на мышечные и волокнистые. К последним можно отнести сосуды сетчатки глаза, селезенки, костей, плаценты, мягких и твердых оболочек мозга. Кровь, циркулирующая в верхней части туловища, передвигается в основном под силой тяжести, а также под влиянием присасывающего действия во время вдоха полости груди.

Вены нижних конечностей отличаются. Каждый кровеносный сосуд ног должен противостоять давлению, который создается столбом жидкости. И если глубокие вены способны поддерживать свою структуру благодаря давлению окружающих мышц, то поверхностным приходится сложнее. У них хорошо развит мышечный слой, а их стенки существенно толще.

Также характерным отличием вен является наличие клапанов, которые препятствуют обратному оттоку крови под влиянием силы тяжести. Правда, их нет в тех сосудах, которые находятся в голове, мозгу, шее и внутренних органах. Также они отсутствуют в полых и мелких венах.

Функции кровеносных сосудов различаются в зависимости от их предназначения. Так, вены, например, служат не только для перемещения жидкости в область сердца. Они также предназначены для резервирования ее в отдельных участках. Вены задействуется в случае, когда организм напряженно трудится и нуждается в увеличении объема циркулирующей крови.

Каждый кровеносный сосуд состоит из нескольких слоев. Их толщина и плотность зависят исключительно от того, к какому виду вен или артерий они относятся. Также это влияет на их состав.

Так, например, эластичные артерии содержат большое количество волокон, которые обеспечивают растяжение и упругость стенок. Внутренняя оболочка каждого такого кровеносного сосуда, которую называют интимой, составляет около 20% от общей толщины. Она выстлана эндотелием, а под ним находится рыхлая соединительная ткань, межклеточное вещество, макрофаги, мышечные клетки. Наружный слой интимы ограничен внутренней эластичной мембраной.

Средний слой таких артерий состоит из эластических мембран, с возрастом они утолщаются, их количество увеличивается. Между ними находятся гладкомышечные клетки, которые продуцируют межклеточное вещество, коллаген, эластин.

Наружная оболочка эластических артерий образована волокнистой и рыхлой соединительной тканью, продольно в ней расположены эластические и коллагеновые волокна. В ней же находятся мелкие сосуды и нервные стволы. Они отвечают за питание внешней и средней оболочек. Именно наружная часть предохраняет артерии от разрывов и перерастяжений.

Ненамного отличается строение кровеносных сосудов, которые называют мышечными артериями. Они также состоят из трех слоев. Внутренняя оболочка выстлана эндотелием, в ней находится внутренняя мембрана и соединительная рыхлая ткань. В мелких артериях этот слой развит слабо. Соединительная ткань содержит эластичные и коллагеновые волокна, они в ней расположены продольно.

Средний слой образован гладкомышечными клетками. Именно они отвечают за сокращение всего сосуда и за проталкивание крови в капилляры. Гладкомышечные клетки соединяются с межклеточным веществом и эластичными волокнами. Слой окружен своеобразной эластической мембраной. Волокна, расположенные в мышечном слое, соединяются с наружной и внутренней оболочками слоя. Они как бы образуют эластичный каркас, который не дает артерии слипаться. А мышечные клетки отвечают за регуляцию толщины просвета сосуда.

Наружный слой состоит из рыхлой соединительной ткани, в которой находятся коллагеновые и эластичные волокна, они в ней расположены косо и продольно. В нем же проходят нервы, лимфатические и кровеносные сосуды.

Строение кровеносных сосудов смешанного типа является промежуточным звеном между мышечными и эластичными артериями.

Артериолы также состоят из трех слоев. Но выражены они достаточно слабо. Внутренняя оболочка – это эндотелий, прослойка соединительной ткани и эластичной мембраны. Средний слой состоит из 1 или 2 слоев мышечных клеток, которые расположены спирально.

Для того чтобы сердце и кровеносные сосуды, называемые артериями, функционировали, необходимо, чтобы кровь могла обратно подниматься наверх, минуя силу притяжения. Для этих целей предназначены венулы и вены, имеющие особое строение. Состоят эти сосуды из трех слоев, также как и артерии, хотя они намного тоньше.

Внутренняя оболочка вен содержит эндотелий, в ней также есть слабо развитая эластическая мембрана и соединительная ткань. Средний слой является мышечным, он развит слабо, эластичные волокна в нем практически отсутствуют. Кстати, именно из-за этого, разрезанная вена всегда спадается. Самой толстой является наружная оболочка. Она состоит из соединительной ткани, в ней находится большое количество коллагеновых клеток. Также в некоторых венах в ней находятся гладкомышечные клетки. Именно они способствуют проталкиванию крови в сторону сердца и препятствуют ее обратному току. Во внешнем слое также содержатся лимфатические капилляры.

Питание — важнейшая вещь для каждого человека. Организм нуждается в огромном количестве химических веществ. Они регулируют его работу и являются строительным материалом для новых клеток. Неправильное питание — причина большинства заболеваний, терроризирующих современного человека. Поэтому информация о том, как работает пищеварение, будет полезна каждому, независимо от вкусов и предпочтений. Давайте узнаем, где происходит всасывание питательных веществ в организме человека.

Полезные микроэлементы из пищи начинают усваиваться ещё во рту. Во время приёма еды выделяется слюна, которая содержит в себе ферменты, помогающие расщепить сложные вещества. Находясь во рту, пища пропитывается слюной и превращается в более-менее однородную массу. К сожалению, она находится в ротовой полости в течение короткого промежутка времени, поэтому поступления питательных веществ на этой стадии незначительны. Чтобы изменить эту досадную тенденцию, нужно долго и тщательно пережёвывать пищу. Все знают об этом, но практически никто не следует этому простому правилу.

Раз из ротовой полости питательные вещества почти не поступают в кровь, то эта стадия пищеварения бесполезна? Ни в коем случае! Слюна, которой пропитывается еда, принимает активное участие в процессах пищеварения, проходящих в желудке. Поэтому не стоит недооценивать важность пищеварительных трансформаций, которые происходят во рту.

Одно из мест, где питательные вещества поступают в кровь, — желудок. Измельчённая и пропитанная слюной пища проходит через пищевод и оказывается в этом органе, где её ждёт следующая стадия пищеварительного процесса. Желудок вырабатывает соляную кислоту, слизь и ферменты. Именно в его глубинах всасывается основное количество воды, а также минералы и аминокислоты, которые уже успели расщепиться. Некоторое количество глюкозы тоже всасывается в желудке.

Алкоголь, как многие убедились на собственном опыте, тоже усваивается именно здесь. Поэтому, если принимать его на голодный желудок, то эффект наступает быстро, что частенько приводит к плачевным последствиям. Если же употребление алкогольных напитков проходит вместе с приёмом пищи, то ядовитое вещество медленнее усваивается, и эффект проявляется не так стремительно и беспощадно.

Основное место, где происходит всасывание питательных веществ в кровь, — это кишечник. Именно он является главным органом пищеварения, в котором функционируют наиболее важные процессы. В тонком кишечнике происходит наиболее интенсивное и эффективное усвоение полезных элементов из пищи. Этим он обязан своему строению — поверхность тонкой кишки покрыта легионами ворсинок, что увеличивает площадь поглощения в сотни раз. Благодаря такой конструкции основные питательные вещества поступают в кровь через ворсинки тонкой кишки. При их сокращении усвоенные элементы попадают в кровь, а во время расслабления свободное место заполняется новой порцией веществ. Также ворсинки способствуют механическому продвижению пищи по кишечнику.

Тонкий кишечник — важнейшая часть пищеварительной системы, где происходит всасывание питательных веществ в кровь и лимфу. Поэтому нужно заботиться о его здоровье, бороться с паразитами. Поддерживать этот важнейший орган в идеальном состоянии поможет здоровое питание. Желательно исключить из рациона фастфуд и всевозможные разработки химической промышленности, от которых ломятся прилавки супермаркетов. Ешьте больше овощей, так как растительная клетчатка прочищает кишечник, словно ёрш, в результате чего большее количество ворсинок сможет добраться до заветной пищи.

В толстой кишке проходит заключительный этап пищеварительной цепочки. Здесь усваиваются остатки воды, некоторые мономеры и витамины, а также соли. Если предыдущие этапы усвоения пищи прошли хорошо, то в толстый кишечник попадает масса, почти лишённая питательных веществ. Поэтому после финального этапа усвоения из остатков пищи будут сформированы каловые массы, которые проследуют к выходу.

Кишечник — не только место, где питательные вещества поступают в кровь. На самом деле именно он отвечает за иммунитет человека. Помимо этого, микрофлора, обитающая в кишечнике, вырабатывает витамины группы В, витамин К, а также некоторые аминокислоты, многие из которых признаны незаменимыми. Развитие полезной микрофлоры и уничтожение патогенной — важная задача в деле сохранения здоровья.

Полезные бактерии, населяющие кишечник, являются жизненно необходимыми обитателями нашего организма. Они являются ключевым звеном иммунной системы, без которого немыслима нормальная работа защитных механизмов. Также многие незаменимые вещества, участвующие в построении новых клеток, вырабатываются именно благодаря микроорганизмам, населяющим наш кишечник.

Логично было бы заботиться о драгоценной микрофлоре, всячески её оберегать и подкармливать. Но большинство людей совершают прямо противоположные действия, прикладывая уйму усилий для уничтожения полезных микроорганизмов. Более того, они не только убивают полезные бактерии, но и создают в кишечнике условия, идеально подходящие для зарождения патогенной микрофлоры. Такое положение дел вызвано тем, что современный человек употребляет в пищу продукты, не являющиеся едой. Например, полуфабрикаты, фастфуды, всевозможные закуски, щедро посыпанные химикатами.

Кишечник — место, где происходит всасывание питательных веществ ворсинками. Когда его стенки загрязняются остатками пищи, камнями или паразитами, то к этим образованиям прекращается доступ. Из-за этого всасывающая способность некоторых участков кишечника снижается, а иногда, при совсем нездоровом образе жизни, засоряется практически весь кишечный тракт. Именно это явление привело к тому, что современным людям нужно так много еды. Ведь если кишечник почти не участвует в пищеварении, то большая часть полезных веществ не будет усвоена. Организму придётся довольствоваться тем, что он успеет получить во рту и в желудке. Соответственно, приходится поглощать неадекватные массы еды, дабы получить дневную норму питательных веществ.

Чтобы держать в чистоте место, где питательные вещества поступают в кровь, нужно питаться здоровой пищей, не употреблять за один приём несовместимые продукты. Например, не стоит совмещать белковую пищу с углеводной, молочные продукты лучше есть отдельно от всего, как и фрукты. Также не будет лишним ввести побольше овощей в свой рацион. Волокна, из которых они состоят, пройдут по кишечнику, удаляя нечистоты, скопившиеся на его стенках.

После попадания в кровь полезные вещества и микроэлементы начинают разноситься в клетки тканей, составляющих наш организм. Там они принимают участие в обмене веществ, или метаболизме. Обменные процессы невероятно важны для поддержания нашей жизнедеятельности, так как именно благодаря им образуются необходимые белки, аминокислоты и другие кирпичики, из которых построено человеческое тело. Стройматериалы проходят долгий путь от места, где происходит всасывание питательных веществ у человека, до каждого органа, любой клеточки нашего организма.

Слаженный и гармоничный обмен веществ закладывает прочный фундамент для построения здорового тела. Тот человек, чей метаболизм в порядке, имеет крепкое здоровье, массу энергии и хорошее настроение. Если же этот процесс будет нарушен, то проблемы не заставят себя долго ждать. Это может привести к нарушениям в работе эндокринной системы, подагре, избытку холестерина, нарушению психического развития и многим другим нехорошим вещам.

Важность мест, где питательные вещества поступают в кровь, трудно переоценить. Здоровье всего организма зависит от их слаженной и гармоничной работы. Если возникнет проблема с желудком или с кишечником, то строительные материалы для обновления клеток перестанут поступать. А это чревато массой проблем как с физическим здоровьем, так и с психическим.

Задача человека — всеми возможными способами помогать этим жизненно важным процессам или хотя бы не мешать им. Питайтесь здоровой пищей, и ваша жизнь засияет новыми красками!

3D-модель гемато-энцефалического барьера

Гема́то-энцефали́ческий барье́р (ГЭБ) (от др.-греч. αἷμα, род. п. αἵματος — «кровь» и др.-греч. ἐγκέφαλος — «головной мозг») — физиологический барьер между кровеносной системой и центральной нервной системой. ГЭБ имеют все позвоночные.

Главная функция ГЭБ — поддержание гомеостаза мозга. Он защищает нервную ткань от циркулирующих в крови микроорганизмов, токсинов, клеточных и гуморальных факторов иммунной системы, которые воспринимают ткань мозга как чужеродную. ГЭБ выполняет функцию высокоселективного фильтра, через который из артериального русла в мозг поступают питательные, биоактивные вещества; в направлении венозного русла с глимфатическим потоком выводятся продукты жизнедеятельности нервной ткани.

Вместе с тем, наличие ГЭБ затрудняет лечение многих заболеваний центральной нервной системы, так как он не пропускает целый ряд лекарственных препаратов.

Макс Левандо́вский (1876—1916) впервые использовал термин «Blut-Hirn-Schranke» (

перегородка между кровью и мозгом ) в

Первое свидетельство о существовании ГЭБ было получено в 1885 году Паулем Эрлихом. Он обнаружил, что введённый в кровеносное русло крысы краситель распространился по всем органам и тканям, кроме мозга. В 1904 году он высказал неверное предположение о том, что краситель не проникает в ткань мозга при внутривенном введении, так как не имеет к ней сродства. Южноафриканский хирург Эдвин Гольдман (1862—1913), ученик Эрлиха, обнаружил в 1909 году, что введённый внутривенно краситель трипановый синий не проникает в ткань мозга, но окрашивает сосудистое сплетение его желудочков. В 1913 году он показал, что краситель, введенный в спинномозговую жидкость собаки или лошади, проникает в ткань головного и спинного мозга, а периферические органы и ткани при этом не окрашиваются. На основании этих опытов Гольдман предположил наличие барьера между мозгом и кровью, который задерживает нейротоксические вещества.

В 1898 году венские патологи Артур Бидль (1869—1933) и Рудольф Кра́ус (1868—1932) показали, что при введении желчных кислот в кровеносное русло нейротоксический эффект не возникал, однако при инъекции непосредственно в ткань мозга развивалась кома. Немецкий невропатолог Макс Левандовский повторил опыты Бидля и Крауса с гексацианоферратом калия. Получив схожие результаты, он впервые использовал термин «Blut-Hirn-Schranke» (перегородка между кровью и мозгом, 1900), принятый впоследствии также и в англоязычной литературе (blood-brain barrier).

В 1915 году швейцарский нейроанатом Константин фон Монаков в Цюрихе предположил, что хориоидное сплетение и нейроглия выполняют барьерную функцию. В последующие годы им совместно с сотрудниками было опубликовано несколько сугубо гистологических трудов, посвящённых хориоидному сплетению, которое один из его учеников (чилийский психоаналитик Фернандо Альенде-Наварро, 1890—1981) в публикации 1925 года именует «экто-мезодермальным барьером» (фр. barrière ecto-mésodermique).

Термин «гемато-энцефалический барьер» (фр. barrière hémato-encéphalique) был введён в научный обиходшвейцарским, а затем советским физиологом Линой Соломоновной Штерн (первой женщиной-членом Академии наук СССР) в совместном со своими студентами Эрнестом Ротлиным и Раймондом Готье сообщении Женевскому медицинскому обществу (Société de Biologie et Médecine) за 21 апреля 1921 года:

Между кровью, с одной стороны, и спинномозговой жидкостью, с другой, есть особый аппарат или механизм, способный просеивать вещества, обыкновенно присутствующие в крови или случайно проникшие в неё. Мы предлагаем называть этот гипотетический механизм, пропускающий одни вещества и замедляющий или останавливающий проникновение других веществ, гемато-энцефалическим барьером.

Первые сообщения Лины Штерн и Эрнеста Ротлина на заседании Société de physique et d’histoire naturelle de Genève и их публикация в Schweizer Archiv für Neurologie und Psychiatrie о наличии защитного барьера между мозгом и кровяным руслом относятся к 1918 году. Штерн и Ротлину посредством тончайшей канюли удалось ввести 1 мг кураре в пространство четвёртого желудочка экспериментального животного и зафиксировать медленную диффузию нейротоксина из спинномозговой жидкости сквозь лептоменингиальные мембраны в глубокие ядра мозжечка. В 1921 году выходит первая обзорная статья Л. С. Штерн в Schweizer Archiv für Neurologie und Psychiatrie, а в 1923 году её влиятельная работа «La barrière hémato-encéphalique dans les conditions normales et pathologiques», включённая в двухтомный коллективный сборник, посвящённый 70-летию Константина фон Монакова (1853—1930) и изданный тем же журналом. В последнем обзоре, помимо обобщения экспериментальных и гистологических исследований ГЭБ, его роли в нормальной физиологии и нейропатологии, Штерн также рассматривает и его роль в фармакодинамике и фармакокинетике нейротропных препаратов. В последующие годы Штерн, основываясь на анализе обширного экспериментального материала, сформулировала положения о ГЭБ и определила его значение для деятельности центральной нервной системы. В 1935 году под её редакцией был опубликован первый коллективный сборник, целиком посвящённый данной теме («Гемато-энцефалический барьер», М.—Л.: Биомедгиз, 1935). За исследования гемато-энцефалического барьера Л. С. Штерн в 1943 году была награждена Сталинской премией, денежную составляющую которой она передала на строительство санитарного самолёта.

В 1930-х годах было сформулировано различие между гемато-энцефалическим и гемато-ли́кворным барьером.

Морфологические структуры, ответственные за ГЭБ, были детально изучены в 1960-х годах методами электронной микроскопии.

Масса головного мозга человека составляет приблизительно 2 % от массы его тела. При этом потребление кислорода центральной нервной системой составляет 20 % от общего потребления кислорода организмом. Также, в противоположность другим органам, мозг обладает наименьшими запасами питательных веществ. Нервные клетки не могут обеспечить свои энергетические потребности путём одного лишь анаэробного гликолиза. Прекращение поступления крови к мозгу в течение нескольких секунд приводит к потере сознания, а через 10 минут наступает гибель нейронов. Такие энергетические потребности головного мозга обеспечиваются за счет активного транспорта кислорода и питательных веществ через ГЭБ.

Нормальное функционирование мозга возможно также лишь в условиях электролитного и биохимического гомеостаза. Колебания pH, концентрации калия в крови и других показателей не должны влиять на состояние нервной ткани. Циркулирующие в кровеносном русле нейромедиаторы не должны проникать в нервную ткань, где они могли бы изменить активность нейронов. Также мозг должен быть защищён от попадания в него чужеродных агентов, таких как ксенобиотики и патогенные микроорганизмы. ГЭБ — это также и иммунологический барьер, так как он непроницаем для многих микроорганизмов, антител и лейкоцитов.

Читайте также:  Из за чего в моче повышены лейкоциты при беременности в крови

Система кровеносных сосудов центральной нервной системы имеет ряд структурно-функциональных особенностей, отличающих их от сосудов других органов и тканей. Эти особенности обеспечивают функции питания, выведения продуктов жизнедеятельности и поддержания гомеостаза.

Нарушения ГЭБ могут вызывать поражения центральной нервной системы. Целый ряд неврологических заболеваний напрямую или косвенно связан с повреждением ГЭБ.

Сравнительная схема строения периферического и церебрального капилляров

Строение ГЭБ — от ткани мозга к плотному контакту

Схематическое строение сосудистой стенки артерии,

Основным элементом структуры ГЭБ являются эндотелиальные клетки. Особенностью церебральных сосудов является наличие плотных контактов между эндотелиальными клетками. В структуру ГЭБ также входят перици́ты и астроци́ты. Межклеточные промежутки между эндотелиальными клетками, перицитами и астроцитами нейроглии ГЭБ меньше, чем промежутки между клетками в других тканях организма. Эти три вида клеток являются структурной основой ГЭБ не только у человека, но и у большинства позвоночных.

Капиллярные сосуды выстланы эндотелиальными клетками. Эндотелий сосудов большинства тканей содержит открытые промежутки (фенестра́ции) диаметром около 50 нм и межклеточные щели от 100 до 1000 нм. Через эти промежутки вода и растворённые в ней вещества циркулируют между кровью и межклеточным пространством. Отличительной особенностью сосудов центральной нервной системы является отсутствие как фенестраций, так и межклеточных щелей между эндотелиальными клетками. Таким образом эндотелиальная выстилка капилляров мозга является сплошной.

Другим отличием эндотелия церебральных капилляров от периферических является низкое содержание в них пиноцито́зных пузырьков (вези́кул).

Количество митохондрий в эндотелиальных клетках сосудов мозга в 5-10 раз выше, чем в эндотелии периферических сосудов. Столь высокое содержание митохондрий связано со значительными энергетическими потребностями эндотелиальных клеток ГЭБ, осуществляющих активный транспорт и обмен веществ. (Митохондрии — это органеллы, в которых происходит синтез молекул АТФ, являющихся основным источником энергии для клеток.)

ГЭБ является также метаболическим или ферментативным (энзиматическим) барьером. На поверхности клеточных мембран эндотелиальных клеток ГЭБ находится целый ряд ферментов, причём в значительно большем количестве, чем на мембранах других клеток паренхимы. Это такие ферменты, как гамма-глутамилтрансфераза и фосфатаза (в частности глюкоза-6-фосфатаза), катехол-О-метилтрансфераза, моноаминоксидаза и цитохром Р450. Благодаря высокой концентрации ферментов в эндотелиальных клетках ГЭБ, многие вещества метаболизируются при транспортировании через цитоплазму этих клеток. Высота (размер в направлении, перпендикулярном стенке сосуда) эндотелиальной клетки ГЭБ составляет от 3 до 5 мкм. (Для сравнения, высота энтероцитов, эпителиальных клеток кишечника, 17-30 мкм)

Схематическое изображение плотного контакта

Соотношение холестерина к фосфолипидам в эндотелиальных клетках ГЭБ такое же, как и в эндотелиальных клетках периферических сосудов, и составляет ≈ 0,7. Пассивный транспорт через клеточные мембраны ГЭБ происходит так же, как и пассивная диффузия в других эндотелиальных клетках. В мембранах эндотелиальных клеток содержится большое количество каналов, проницаемых для молекул воды. Они допускают диффузию воды между мозгом и кровеносной системой.

Благодаря отсутствию фенестраций и небольшому числу пиноцитарных везикул, эндотелиальная выстилка капилляров мозга становится механическим барьером для крупных молекул и инородных веществ. Кроме этого, ГЭБ обладает значительным электрическим сопротивлением — около 1500—2000 Ом. (Для сравнения, электрическое сопротивление для стенок капилляров мышечной ткани составляет лишь 30 Ом.)

Эндотелиальные клетки сосудов мозга плотно прилегают друг к другу. Между их стенками образуются так называемые плотные контакты, роль которых в обеспечении ГЭБ состоит в том, что они предотвращают проникновение в ткань мозга различных нежелательных веществ из кровеносного русла. Плотные контакты между эндотелиальными клетками блокируют межклеточный (парацеллюля́рный) пассивный транспорт. При этом блокируется парацеллюлярный транспорт веществ как из кровеносного русла в ткань мозга, так и в обратном направлении — из мозга в кровь.

Большое количество трансмембранных белков, таких как окклюди́н, разнообразные клауди́ны и замыкательные адгезионные молекулы связывают латеральные отделы клеточных стенок между собой, участвуют в формировании плотных контактов и делают возможным межклеточный транспорт и обмен веществ. Основными белками, обеспечивающими адгезию эндотелиальных клеток и формирование плотных контактов, являются клаудин-5 и клаудин-24. Нокаут гена CLDN5, ответственного за синтез белка клаудина-5, приводило у экспериментальных мышей к тому, что их ГЭБ становился проницаемым для молекул с молярной массой до 800 г/моль. Такие генетически изменённые животные умирали через несколько часов после рождения.

Базальная мембрана эпителиальной клетки

Эндотелиальные клетки полностью покрывают подлежащий белковый слой, называемый база́льной мембраной. Толщина базальной мембраны колеблется от 40 до 50 нм. Она различима только под электронным микроскопом. Состоит в основном из коллагена IV типа, гепаринсульфат-протеоглика́нов, ламини́нов, фибронекти́на и других белков внеклеточного матрикса. Со стороны мозга базальная мембрана ограничена плазматической мембраной пластинчатых окончаний отростков астроцитов.

Электронно-микроскопическое изображение перицита (справа) и просвета сосуда с тремя

Перициты, ранее называвшиеся по имени первооткрывателя Шарля Мари Бенджами́на Руже́ (1824—1904) клетками Руже, являются составной частью ГЭБ. Они обладают несколькими важными для его функционирования свойствами: способностью к сокращению, регулированию функций эндотелия и макрофага́льной активностью.

Около 20 % поверхности эндотелиальных клеток церебральных капилляров покрыты относительно маленькими, овальными перицитами. Каждая 2—4-я эндотелиальная клетка имеет контакт с клеткой-перицитом. В основном перициты располагаются в местах контакта эндотелиальных клеток. Перициты имеются практически во всех артериолах, венулах и капиллярах организма. Уровень покрытия ими эндотелиального слоя капилляра коррелирует с проницаемостью сосудистой стенки. В органах и тканях с проницаемой сосудистой стенкой они могут мигрировать из кровеносного русла в межклеточное пространство. Так, например, в капиллярах скелетной мускулатуры соотношение перициты: эндотелиоци́ты составляет 1:100.

Перициты, как и эндотелиоциты, располагаются на базальной мембране.

Также перициты синтезируют целый ряд вазоактивных веществ и играют важную роль в а́нгиогене́зе.

Перициты крепко связаны с эндотелиоцитами. Эта связь осуществляется благодаря трём типам контактов: щелевым соединениям, фокальным адгезиям и инвагинациям мембраны одной клетки в полость другой. Щелевые соединения непосредственно связывают цитоплазму двух клеток, являясь проницаемыми для ионов и небольших молекул. С помощью фокальных адгезий осуществляется прочная механическая связь двух типов клеток. Инвагинации участков цитоплазмы одной клетки в другую обеспечивают как механическое связывание, так и межклеточный обмен веществ.

Благодаря тесным контактам клетки опосредованно влияют на митотическую активность, экспрессию генов и, соответственно, фенотип друг друга.

Перициты содержат большое количество способного к сокращению белка актина. Благодаря этой своей структурной особенности они в состоянии изменять просвет капилляров и таким образом регулировать местное кровяное давление.

Данное свойство характерно только для церебральных перицитов. В капиллярной сети мозга они выполняют функцию макрофагов. Соответственно в цитоплазме церебральных перицитов располагается большое количество лизосом. В культуре тканей доказана способность перицитов к фагоцитозу и презентации антигенов.

Астроцит (окрашен зелёным) в клеточной культуре

Макрофагальные свойства перицитов образуют «вторую линию защиты мозга» от нейротоксических молекул, которые преодолели барьер эндотелиальных клеток. Таким образом они являются важной составной частью иммунной системы мозга. Сбой макрофагальной активности перицитов может стать одним из факторов развития целого ряда аутоиммунных заболеваний. Имеются данные об опосредованной роли перицитов в развитии болезни Альцгеймера.

Взаимоотношение астроцитов и эндотелиоцитов

Астроциты — большие нейроглиальные клетки звёздчатой формы. Своими отростками они выстилают стенки мозговых капилляров со стороны мозговой ткани. В то же время, несмотря на то, что пластинчатыми окончаниями их клеточных отростков выстлано около 99 % капиллярных сосудов, астроциты не выполняют прямой барьерной функции. Астроциты тесно взаимодействуют с эндотелиальными клетками. Между ними осуществляется постоянный обмен веществ. Астроглиальные клетки индуцируют возникновение и формирование ГЭБ. При проведении экспериментов по пересадке сосудов мозга в периферические органы и наоборот — периферических сосудов в ткань головного мозга, отмечено формирование ГЭБ в периферических сосудах, пересаженных в мозг (образование плотных контактов, перестройка эндотелиальных клеток), и разобщение эндотелиальных клеток и появление фенестраций между ними при пересадке мозговых сосудов. Также in vitro показано влияние астроцитов на фенотип эндотелия. В клеточной культуре, содержащей астроциты и эндотелиоциты, отмечено более плотное расположение эндотелия по сравнению с его чистой клеточной культурой.

Астроциты выделяют целый ряд веществ, которые влияют на проницаемость эндотелия. Эндотелиоциты в свою очередь выделяют ингибирующий лейкемию фактор (LIF), цитоки́н интерлейки́н-6, которые воздействуют на процесс дифференциации астроцитов. Расстояние от пластинчатых окончаний отростков астроцитов до клеток эндотелия и перицитов составляет всего лишь 20 нм.

Главными задачами астроглиальных клеток является обеспечение нейронов питательными веществами и поддержание необходимой концентрации электролитов внеклеточного пространства. Астроциты синтезируют большую часть необходимого клеткам мозга холестерина. Холестерин не проникает через ГЭБ. В то же время в ткани мозга находится 25 % от общего холестерина организма. Бо́льшая его часть входит в состав миелина, который окутывает отростки нейронов аксоны. Нарушения процессов миелинизации нервных волокон вызывают развитие демиелинизирующих заболеваний, в частности рассеянный склероз.

Пластинчатые окончания отростков астроцитов неплотно покрывают со стороны мозга базальную мембрану сосудистой стенки с расположенными на ней эндотелиоцитами и перицитами. За счёт этого между эндотелиоцитами и тканью мозга возможна прямая диффузия различных веществ.

Заболевания, при которых происходит прямое или опосредованное поражение астроцитов (например, болезнь Альцгеймера, астроцитомы), сопровождаются нарушением функционирования ГЭБ.

ГЭБ имеется в капиллярах большинства областей мозга, но не во всех. В циркумвентрикулярных органах ГЭБ отсутствует:

  1. Самое заднее поле (лат. area postrema) ромбовидной ямки (дна IV желудочка) — располагается между треугольником блуждающего нерва (лат. trigonum nervi vagi) с окаймляющим его самостоятельным канатиком (лат. funiculus separans) и бугорком тонкого ядра
  2. Шишковидное тело (лат. corpus pineale) (синоним — эпифиз)
  3. Нейрогипофиз
  4. Прикреплённая пластинка (лат. lamina affixa) — эмбриональный остаток стенки конечного мозга, покрывающий верхнюю поверхность таламуса. Медиально она истончается, образует извитую пластинку — сосудистую ленту (лат. tenia choroidea)
  5. Субфорника́льный орган
  6. Субкомиссура́льный орган

Данная гистологическая особенность имеет своё обоснование. Так например, нейрогипофиз выделяет в кровь гормоны, которые не могут пройти через ГЭБ, а нейроны дна IV желудочка (лат. area postrema) улавливают в крови наличие токсических веществ и стимулируют рвотный центр. Защитным барьером соседней с данными образованиями мозговой ткани является скопление таницитов. Они представляют собой клетки эпендимы с плотными контактами.

В среднем просвет капилляра мозгового сосуда составляет около 40 нм. Наибольшая их плотность отмечена в коре головного мозга — от 300 до 800 капилляров на 1 мм³ ткани.

Суммарная поверхность стенок сосудов мозга составляет 12 м². — 20 Ежеминутно через сосудистую сеть мозга протекает около 610 мл крови со средней скоростью 1 мм/с создавая давление на её стенки 15-35 мм рт. ст. Через капиллярное русло мозга она проходит значительно быстрее (в среднем за 5 секунд), чем в других органах и тканях (для сравнения, в кишечнике, площадь сосудов которого достигает 180 м² среднее время прохождения крови (англ. mean transit time) равно 40 часам, а в печени с 70 м² — 30 секундам.

До конца 20-го столетия считалось, что у эмбриона и новорожденных ГЭБ не сформирован в полной степени и соответственно не выполняет своей функции. Причиной этого до сих пор широко распространённого мнения являются недостатки ранее проводившихся физиологических опытов. Эксперименты заключались во введении либо связанных с белками красителей, либо других маркеров взрослым животным и эмбрионам. Первые подобные опыты проводились в 1920 году. Маркеры, вводимые эмбрионам, проникали в ткань мозга и спинномозговую жидкость, в то время как у взрослых животных — нет. В ходе данных экспериментов был допущен ряд методических ошибок (использование чрезмерного объёма вводимого вещества, повышение осмотического давления), из-за которых происходило частичное повреждение сосудистой стенки и соответственно маркер попадал в ткань мозга. При правильной постановке экспериментов пассажа маркера через сосудистую сеть отмечено не было.

В крови плода в большом количестве содержатся молекулы таких веществ как альбумин, α1-фетопротеин и трансферрин, отсутствуя при этом в межклеточном пространстве ткани мозга. В эмбриональном эндотелии обнаружен транспортёр Р-гликопротеин. Это свидетельствует о наличии ГЭБ в пренатальном периоде. В ходе развития организма происходит дальнейшее совершенствование ГЭБ.

Для небольших поляризованных молекул, например инулина и сахарозы, проницаемость ГЭБ эмбриона и новорожденного значительно выше, чем у взрослых. Схожий эффект отмечен и для ионов. Транспорт аминокислот и инсулина через ГЭБ значительно ускорен, по всей видимости, в связи с большой потребностью в них растущего мозга.

С другой стороны, в мозге эмбриона имеется дополнительный, отсутствующий у взрослых, барьер на границе между ликвором и тканью мозга — так называемые ремневы́е контакты (англ. Strap Junctions) между клетками эпендимы.

В ходе эволюции нервной ткани позвоночных происходит увеличение её объёма. Бо́льшая масса мозга требует лучшего обеспечения питательными веществами и выведения ненужных и отработанных веществ. Это привело к развитию густой капиллярной сети в ткани мозга. Следующим этапом эволюции стало появление защитного барьера от циркулирующих в крови токсичных для нейронов веществ — ксенобиотиков и токсинов.

У многих беспозвоночных ГЭБ отсутствует. У них эндотелий капилляров нервной ткани не образует сплошной выстилки сосудистой стенки. У высших беспозвоночных — насекомых, ракообразных и головоногих — защитный барьер между нейронами и кровью представлен исключительно глиальной тканью. В этом случае речь идёт о глиальном гематоэнцефалическом барьере.

У всех видов позвоночных имеется ГЭБ, и у большинства из них он образован преимущественно клетками эндотелия сосудистой стенки, скреплёнными между собой плотными контактами. Только у пластиножаберных (среди них акул и скатов), а также семейства осетровых рыб ГЭБ формируется периваскулярными астроцитами. Из этого следует, что в процессе эволюции, вероятно, происходит расширение функций эндотелиальных клеток сосудов головного мозга, которые перенимают на себя барьерные функции.

Структурные различия глиального и эндотелиального гематоэнцефалических барьеров достаточно велики. Эндотелиальный барьер имеет целый ряд преимуществ. Одним из них является строгое разграничение функций эндотелиальных клеток и клеток астрогли́и, которые обеспечивают гомеостаз внеклеточной среды вещества мозга.

Кроме гемато-энцефалического барьера существует также гемато-ликворный, который ограничивает центральную нервную систему от кровеносного русла. Он образован эпителиальными клетками с плотными контактами выстилающими сосудистое сплетение желудочков мозга. Гемато-ликворный барьер также имеет свою роль в поддержании гомеостаза мозга. Через него из крови в омывающую мозг спинномозговую жидкость поступают витамины, нуклеотиды и глюкоза. Общий вклад гемато-ликворного барьера в процессы обмена между мозгом и кровью невелик. Суммарная поверхность гемато-ликворного барьера сосудистых сплетений желудочков мозга приблизительно в 5000 раз меньше в сравнении с площадью гемато-энцефалического.

Кроме гематоэнцефалического и гематоликворного барьеров в организме человека существуют гематоплацента́рный, гемато-тестикуля́рный, гемато-клубо́чковый, гемато-ретина́льный, гемато-ти́мусный и гемато-лёгочный барьеры.

Схема транспорта различных веществ через гемато-энцефалический барьер

Простая диффузия через клеточную мембрану

Гемато-энцефалический барьер не только задерживает и не пропускает целый ряд веществ из крови в вещество мозга, но и выполняет противоположную функцию — транспортирует необходимые для метаболизма ткани мозга вещества. Гидрофобные вещества и пептиды проникают в мозг либо с помощью специальных транспортных систем, либо через каналы клеточной мембраны. Для большинства других веществ возможна пассивная диффузия.

В капиллярах периферических органов и тканей, транспорт веществ осуществляется в основном через фенестра́ции сосудистой стенки и межклеточные промежутки. В норме между клетками эндотелия сосудов мозга такие промежутки отсутствуют. В связи с этим питательные вещества проникает в мозг лишь через клеточную мембрану. Вода, глицерин и мочевина являются примерами тех небольших поляризованных молекул, которые могут свободно диффундировать через плотные контакты между эндотелиальными клетками ГЭБ.

Схематическое изображение канала клеточной мембраны. В середине изображена молекула белка

Самой простой формой транспорта через ГЭБ является свободная (или пассивная) диффузия. Она может осуществляться как через клеточные мембраны эндотелиоцитов, так и через плотные межклеточные контакты. Для диффузии веществ движущей силой является разница концентраций. Диффузия веществ пропорциональна градиенту концентраций в кровеносном русле и ткани мозга. Для неё не требуется затрат клеточной энергии.

Липофи́льные структурные элементы клеточной мембраны, а также плотные межклеточные контакты снижают количество веществ, которые могут свободно диффундировать через ГЭБ. Проницаемость ГЭБ напрямую зависит от липофильности каждого конкретного вещества.

Проницаемость ГЭБ также зависит от молярной массы вещества. Молекулы с массой более 500 г/моль не могут диффундировать через ГЭБ. В то же время ГЭБ не является механическим барьером, который свободно пропускает молекулы меньшего размера и не пропускает большего. Процесс клеточной диффузии является динамическим, при этом он легче для веществ с молярной массой 200 г/моль, чем для веществ с 450 г/моль. Чем липофильнее и меньше вещество, тем легче оно диффундирует через клеточную мембрану.

— молекулы воды могут свободно поступать в клетку через центр белковой молекулы, образующей канал

Немецким биофизиком Германном Тро́йбле в 1971 году была высказана гипотеза о транспорте молекул с низкой массой через клеточную мембрану. Согласно ей они проникают в клетку через небольшие промежутки между цепями жирных кислот двойного слоя мембраны. Эти промежутки изменчивы, их образование не требует клеточной энергии. Теория Тройбле была спектроскопически доказана в 1974 году.

Прогноз и исследования проницаемости ГЭБ тем или иным веществом возможно проводить как in vitro так и in silico.

Липофильность и небольшая молекулярная масса не являются гарантией проницаемости ГЭБ для каждого конкретного вещества. Высокомолекулярные соединения (например, моноклона́льные антитела, рекомбина́нтные белки и другие) удерживаются ГЭБ.

Небольшие полярные вещества, например молекулы воды, с трудом могут диффундировать через гидрофобные отделы клеточной мембраны эндотелиоцита. Несмотря на это доказана высокая проницаемость ГЭБ для воды.

В клеточной мембране эндотелиоцита располагаются специальные гидрофильные каналы — аквапоры. В эндотелии периферических сосудов они образованы белком аквапорином-1 (AQP1), экспрессия которого ингибируется астроцитами в клетках сосудов мозга. На поверхности мембран клеток капиллярной сети мозга представлены в основном аквапорин-4 (AQP4) и аквапорин-9 (AQP9).

Через аквапоры происходит регуляция содержания воды в веществе мозга. Они делают возможным быструю диффузию воды как в направлении мозга так и в направлении сосудистого русла в зависимости от осмотического градиента концентраций электролитов. Для глицерина, мочевины и ряда других веществ на поверхности клеточных мембран формируются собственные каналы — акваглицеропорины. В ГЭБ они представлены в основном белком аквапорином-9 (который также образует аквапоры).

Схематическое изображение облегчённой диффузии (справа) и мембранного канала (слева)

Процесс транспорта молекул через специализированные каналы осуществляется быстрее активного переноса с помощью специальных белков транспортёров. В то же время различные биологически активные вещества могут активировать или инактивировать транспортные каналы расположенные на клеточных мембранах.

Особой формой диффузии через клеточную мембрану является облегчённая диффузия. Целый ряд необходимых для мозга веществ, как например, глюкоза и многие аминокислоты, полярны и слишком велики для непосредственной диффузии через клеточную мембрану. Для них на поверхности клеточных мембран эндотелиоцитов располагаются специальные транспортные системы. Например, для глюкозы и аскорбиновой кислоты (витамина С) это GLUT-1-транспортёр. Их количество на поверхности обращённой в полость сосуда в 4 раза больше, чем на обращённой к мозгу.

Кроме транспортёров глюкозы на поверхности эндотелия располагаются множество белковых молекул выполняющих подобную функцию для других веществ. Так например MCT-1 и MCT-2 ответственны за перенос лактата, пирувата, мевалоновой кислоты, бутиратов и ацетатов. SLC7 транспортирует аргинин, лизин и орнитин. В геноме мыши выявлено 307 генов отвечающих за синтез SLC-белков, ответственных за облегчённую диффузию через клеточную мембрану различных веществ.

Транспортёры могут осуществлять перенос веществ в одном либо двух направлениях. В отличие от активного транспорта облегчённая диффузия направлена в сторону пространства (внутри- или внеклеточного) с меньшей концентрацией вещества и не требует затрат клеточной энергии.

Выведение веществ из ткани мозга в кровеносное русло

В отличие от пассивного транспорта, не требующего затрат энергии, активный заключается в переносе веществ в пространство с большей концентрацией вещества и требует больших затрат клеточной энергии, получаемой при распаде молекул АТФ. При активном транспорте веществ из кровеносного русла в ткань мозга говорят о притоке вещества (англ. Influx), в обратном направлении — об оттоке (англ. Efflux).

В ГЭБ располагаются активные транспортёры энкефалина, антидиуретического гормона, -энкефалина (DPDPE).

Первым идентифицированным Efflux-транспортёром ГЭБ является Р-гликопротеин, который закодирован геном MDR1.

Впоследствии были открыты, относящийся к классу ABC-транспортёров англ. Multidrug Resistance-Related Proteine (MRP1), англ. Breast Cancer Resistance Proteine (BCRP) расположенный преимущественно на обращённой в просвет сосуда поверхности.

Некоторые Efflux- и Influx-транспортёры являются стереоселективными, то есть переносят лишь определённый стереоизомер (энантиоме́р) того или иного вещества. Так например, D-изомер аспарагиновой кислоты является преку́рсором N-метил-D-аспартата (NMDA), который влияет на секрецию различных гормонов: лютеинизирующего гормона, тестостерона или окситоци́на. L-изомеры аспарагиновой и глутаминовой кислоты являются стимулирующими аминокислотами и их избыток токсичен для ткани мозга. Efflux-транспортёр ASCT2 (аланин-серин-цистеин-транспортёр) ГЭБ выводит в кровеносное русло L-изомер аспарагиновой кислоты, чьё накопление имеет токсический эффект. Необходимый для формирования NMDA D-изомер поступает в мозг с помощью других транспортных белков (EAAT, SLC1A3, SLC1A2, SLC1A6).

В эпилептогенной ткани в эндотелии и астроцитах представлено большее количество белка Р-гликопротеина по сравнению с нормальной тканью мозга.

На клеточных мембранах эндотелиоцитов располагаются также транспортёры анионов (OAT и OATP). Большое количество Efflux-транспортёров выводят из эндотелиоцитов целый ряд веществ в кровеносное русло.

Для многих молекул до сих пор не ясно выводятся ли они путём активного транспорта (с затратами клеточной энергии) или путём облегчённой диффузии.

С помощью рецептор-опосредованного трансцито́за происходит перенос больших молекул. На обращённой в просвет сосуда поверхности клетки расположены специальные рецепторы для опознавания и связывания определённых веществ. После контакта рецептора с веществом-мишенью происходит их связывание, участок мембраны инвагинируется в полость клетки и образуется внутриклеточный пузырёк — везикула. Затем она перемещается к обращённой к нервной ткани поверхности эндотелиальной клетки, сливается с ней и высвобождает связанные вещества. Таким образом во внеклеточное пространство мозга переносятся состоящий из 679 аминокислот белок трансферрин массой 75,2 кДа, липопротеины низкой плотности из которых образуется холестерин, инсулин и другие пептидные гормоны.

Одним из подвидов везикулярного транспорта является абсорбцио-опосредованный трансцитоз. Отмечается «прилипание» ряда положительно заряженных веществ (катионов) к отрицательно заряженной клеточной мембране с последующем образованием везикулярного пузырька и его переносом к противоположной поверхности клетки. Данный вид транспорта также называется катионным. Он проходит относительно быстрее рецептор-опосредованного трансцитоза.

Появление большого количества новых лекарственных веществ сделало изучение степени проницаемости ГЭБ для различных веществ крайне актуальным. Это относится не только к тем препаратам, которые используются в неврологии и нейрохирургии и чьё действие непосредственно зависит от их способности преодолевать ГЭБ, но и тем, которые используются в других областях медицины. Для исследования проницаемости ГЭБ применяется ряд методов. Классическим является проведение опытов на живых организмах (in vivo). Новые достижения науки сделали возможными эксперименты на клеточных культурах (in vitro), а также моделирование процесса на компьютере (in silico). Результаты полученные у млекопитающих (in vivo) могут быть использованы для описания проницаемости ГЭБ для того или иного вещества у человека.

Для определения проницаемости ГЭБ Ренкином (1959) и Кроне (1965) предложена модель, которая основывается на исследовании одного капилляра. Несмотря на свою упрощённость она приближена к реальности. На основании данной модели определяется величина Кроне-Ренкина, которая показывает какая часть вещества при прохождении через кровеносное русло мозга проникнет через ГЭБ. При её значении менее 0,2 ГЭБ слабопроницаем для вещества, при 0,2-0,8 — умеренно проницаем.

Симуляция процесса с использованием ЭВМ проводится в самых ранних фазах исследования. Высчитывается уровень свободной диффузии учитывая ряд характеристик вещества: его липофильность, молярная масса, количество водородных связей и др.

Опыты in vitro проводятся для изучения транспортных процессов на клеточном уровне на изолированных капиллярах. В ходе эксперимента у подопытного животного выделяются сосуды. Обязательным является сохранение в них метаболической активности. Затем они помещаются между растворами с различными концентрациями исследуемых веществ. Молекулы могут быть маркированы. Метод позволяет определить проницаемость ГЭБ для конкретного вещества, а также процессы его переноса.

Первым, кто провёл in vivo исследования ГЭБ был Пауль Эрлих. Эксперименты по проницаемости тех или иных веществ через ГЭБ заключаются в их непосредственном введении в кровеносное русло, а затем определении содержания в ткани мозга. По Вальтеру (F. Walter, 1929), вещества применяемые с этой целью, должны удовлетворять следующим требованиям: распределяться в крови и цереброспинальной жидкости до того, как наступает их выделение, не расщепляться в организме и не связываться с белками; они не должны изменять состояние ГЭБ и приносить вред организму. Лишь при выполнении этих условий возможно определение проницаемости ГЭБ для определённого вещества in vivo.

Повреждения ГЭБ у человека наблюдаются при целом ряде заболеваний. Их коррекция рассматривается как терапевтическая стратегия.

Синдром дефицита белка GLUT-1 (G93.4 по международной классификации болезней ВОЗ) — редкое аутосомно-доминантное наследственное заболевание при котором отмечается нарушение синтеза белка GLUT-1, который ответственен за проницаемость ГЭБ для глюкозы и аскорбиновой кислоты. Заболевание проявляется в раннем детском возрасте. Недостаток поступления в ткань мозга глюкозы вызывает развитие микроцефалии, психомоторных нарушений, атаксии и целого ряда других неврологических расстройств.

Наследственная мальабсорбция фолиевой кислоты (D52.8 по международной классификации болезней ВОЗ) — редкое аутосомно-рецессивное наследственное заболевание при котором отмечается недостаток синтеза белка обеспечивающего проницаемость ГЭБ для фолиевой кислоты.

Нарушение функционирования ГЭБ при болезни Альцгеймера приводит к увеличению количества амилоида β в мозге. Снижение количества спинномозговой жидкости приводит к повышению концентрации нейротоксичных веществ. Нейроваскулярная гипотеза патогенеза болезни Альцгеймера предполагает, что накопление амилоида β также связано с нарушением функционирования транспортеров, опосредующих перенос вещества из мозга в кровь, например, P-гликопротеина и LRP1. При воспалительных процессах повышается захват амилоида β перицитами, что приводит к их гибели. Кроме того, при болезни Альцгеймера снижена эффективность транспорта инсулина через ГЭБ, играющего нейропротекторную роль.

Сахарный диабет (E10-E14 по международной классификации болезней ВОЗ) является заболеванием, при котором возникает целый ряд функциональных и структурных изменений различных органов и тканей организма. Также отмечаются значительные изменения ГЭБ, которые проявляются в физикохимической перестройке мембраны эндотелиальных клеток и плотных контактов между ними.

См. также Хроническая цереброспинальная венозная недостаточность

Рассеянный склероз (G35 по международной классификации болезней ВОЗ) — хроническое прогрессирующее заболевание нервной системы при котором отмечается преимущественное поражение белка миелина ткани мозга.

Сосуды мозга здоровых людей непроницаемы для клеток крови, в том числе иммунных клеток. У больных рассеянным склерозом происходит миграция активированных Т-лимфоцитов в паренхиму мозга через ГЭБ, повышается уровень провоспалительных цитокинов — γ-интерферона, ФНО-α, ИЛ-1 и других; активируются В-лимфоциты. В результате начинают синтезироваться антитела к белку миелину, что приводит к формированию очагов воспалительной демиелинизации.

Схема миграции лейкоцитов через ГЭБ

Ишемический инсульт (I63 по международной классификации болезней ВОЗ) — острое нарушение мозгового кровообращения, обусловленное недостаточностью поступления крови к участкам центральной нервной системы.

Ишемический инсульт приводит к высвобождению оксидантов, протеолитических ферментов и цитокинов в ткани мозга, что в итоге вызывает развитие цитотоксического отёка и изменение проницаемости ГЭБ. В результате запускается процесс миграции лейкоцитов через эндотелий в ткань мозга, которые вызывают в том числе поражение здоровых клеток нервной ткани.

Лишь немногие попадающие в кровь патогенные микроорганизмы способны проникать через ГЭБ. К ним относятся менингококки (лат. Neisseria meningitidis), некоторые виды стрептококков — в том числе пневмококки (лат. Streptococcus pneumoniae), гемофильная палочка (лат. Haemophilus influenzae), листерии, кишечные палочки (лат. Escherichia coli) и ряд других. Все они могут вызывать воспалительные изменения как мозга — энцефалит так и его оболочек — менингит. Точный механизм проникновения этих патогенов через ГЭБ до конца не изучен, однако показано, что воспалительные процессы оказывают влияние на этот механизм. Так, воспаление, вызванное листериями, может привести к тому, что ГЭБ становится проницаемым для данных бактерий. Прикрепившись к эндотелиоцитам капилляров мозга, листерии выделяют целый ряд липополисахаридов и токсинов, которые в свою очередь воздействуют на ГЭБ и делая его проницаемым для лейкоцитов. Проникшие в ткань мозга лейкоциты запускают воспалительный процесс в результате которого ГЭБ пропускает и бактерии.

Пневмококки секретируют фермент группы гемолизинов, который образует поры в эндотелии, через которые и проникает бактериальный агент.

Менингококки и E. coli проникают ГЭБ трансэндотелиально.

Кроме бактерий через ГЭБ в ткань мозга могут проникать некоторые вирусы. К ним относятся цитомегаловирус, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) и Т-лимфотропный вирус человека (HTLV-1).

Внутримозговые опухоли головного мозга (глиобластомы, метастазы в мозг и др.) выделяют целый ряд веществ, которые дезинтегрируют работу ГЭБ и нарушают его избирательную проницаемость. Такие повреждения гемато-энцефалического барьера вокруг опухоли может вызвать вазогенный отёк мозга.

ГЭБ избирательно проницаем для различных лекарственных веществ, что учитывается в медицине при назначении препаратов для лечения заболеваний центральной нервной системы (ЦНС). Такие препараты должны проникать в ткань мозга к клеткам-мишеням. Также имеет значение то, что при инфекционно-воспалительных заболеваниях ЦНС проницаемость ГЭБ повышается, и через него могут проходить те вещества, для которых он в нормальном состоянии служил непреодолимой преградой. Особенно актуально это для антибактериальных препаратов.

Проникновение антибактериальных препаратов через ГЭБ

  • Гистогематический барьер
  • Гемато-офтальмологический барьер
    • Гемато-ретинальный барьер
  • Гемато-тимусный барьер
  • Гемато-тестикулярный барьер
  • Гематоплацентарный барьер
  1. Кассиль, 1971.
  2. P. Ehrlich. Das Sauerstoff-Bedürfniss des Organismus: Eine Farbenanalytische Studie // August Hirschwald, Berlin (die Habilitationsschrift von Paul Ehrlich). — 1885. — С. 167.
  3. P. Ehrlich. Ueber die Beziehungen von chemischer Constitution, Verteilung und Pharmakologischer Wirkung // Gesammelte Arbeiten zur Immunitaetsforschung. August Hirschwald, Ber. — 1904. — С. 574.
  4. E. E. Goldmann. Die äußere und innere Sekretion des gesunden und kranken Organismus im Lichte der vitalen Färbung // Beitr Klin Chirurg. — 1909. — № 64. — С. 192–265.
  5. E. E. Goldmann. Vitalfärbung am Zentralnervensystem // Abh. K. Preuss. Akad. Wiss. Phys. Med. — 1913. — № 1. — С. 1–60.
  6. S. Nobmann. Isolierte Gehirn-Kapillaren als in vitro-Modell der Blut-Hirn Schranke // Диссертация. Гейдельбергский университет им. Рупрехта-Карла. — 2001.
  7. A. Biedl, R. Kraus. Über eine bisher unbekannte toxische Wirkung der Gallensäuren auf das zentrale Nervensystem // Zentralblatt Innere Medizin. — 1898. — № 19. — С. 1185–1200.
  8. M. Lewandowsky. Zur Lehre von der Cerebrospinal Flüssigkeit // Zentralblatt Klinische Medizin. — 1900. — № 40. — С. 480–494.
  9. B. T. Hawkins, T. P. Davis. The blood-brain barrier/neurovascular unit in health and disease // Pharmacol Rev. — 2005. — № 57. — С. 173–185.
  10. ↑ Constantin von Monakow (1853—1930) and Lina Stern (1878—1968): early explorations of the plexus choroideus and the blood-brain barrier
  11. L’Université de Genève «Lina Stern»
  12. В. Б. Малкин «Трудные годы Лины Штерн»
  13. L. Stern. Le liquide céphalorachidien au point de vue de ses rapports avec la circulation sanguine et avec les éléments nerveux de l’axe cérébrospinal. Schweiz Arch Neurol Psychiat 11:373—378, 1921; L. Stern, R. Gautier. Recherches sur le liquide céphalo-rachidien I: Rapports enter le liquide céphalorachdien et la circulation sanguine. Arch int Physiol 17:138—192, 1921; L. Stern, R. Gautier. Recherches sur le liquide céphalo-rachidien II: Les rapports enter le liquide céphalorachdien et les élments nerveux de l’axe cérébrospinal. Arch Int Physiol 17:391—448, 1922.
  14. A. A. Vein. Lina Stern: Science and fate // Neurologie-Abteilung der Universität Leiden. — 2006.
  15. Lina Stern
  16. Die Struktur Der Blut-Hirn- Und Der Blut-Liquor-Schranke — eine Literaturstudie, стр. 6
  17. L. Stern, E. Rothlin. Effets de l’action directe du curare sur les différentes parties du cervelet. Schweizer Archiv für Neurologie und Psychiatrie 3:234—254, 1918.
  18. L. Stern, R. Gautier. Recherches sur le liquide céphalo-rachidien III: Arch Intern Physiol 18:403—436, 1923; L. Stern. La barrière hémato-encéphalique dans les conditions normales et dans les conditions pathologiques. Schweiz Arch Neurol Psychiat 13:604—616, 1923.
  19. ↑ Гемато-энцефалический барьер // Большая медицинская энциклопедия / Гл. ред. Б. В. Петровский. — 3-е изд. — М. Советская энциклопедия, 1977. — Т. V (Гамбузия-Гипотиазид). — С. 127—129. — 576 с.
  20. J. J. Dreifuss, N. Tikhonov «Lina Stern (1878—1968): Physiologin und Biochemikerin, erste Professorin an der Universität Genf und Opfer stalinistischer Prozesse»
  21. F. K. Walter. Die allgemeinen Grundlagen des Stoffaustausches zwischen dem Zentralnervensystem und dem übrigen Körper // Arch Psychiatr Nervenkr. — 1930. — № 101. — С. 195–230.
  22. H. Spatz. Die Bedeutung der vitalen Färbung für die Lehre vom Stoffaustausch zwischen dem Zentralnervensystem und dem übrigen Körper // Arch Psychiatr Nervenkr. — 1933. — С. 267–358.
  23. S. Wolf, B. Seehaus, Minol K. und andere. Die Blut-Hirn-Schranke: Eine Besonderheit des cerebralen Mikrozirkulationssystems // Naturwissenschaften. — 1996. — № 83. — С. 302—311.
  24. Reese TS, Karnovsky MJ. Fine structural localization of a blood-brain barrier to exogenous peroxidase // J Cell Biol. — 1967. — № 34. — С. 207–217.
  25. S. Ohtsuki. New Aspects of the Blood–Brain Barrier Transporters; Its Physiological Roles in the Central Nervous System // Biological & Pharmaceutical Bulletin. — 2004. — № 27 (10). — С. 1489–1496.
  26. W. Risau, B. Engelhardt, H. Wekerle. Immune function of the blood-brain barrier: incomplete presentation of protein (auto-) antigens by rat brain microvascular endothelium in vitro // The Journal of Cell Biology. — 1990. — № 110. — С. 1757–1766.
  27. B. Bauer. In vitro Zellkulturmodelle der Blut-Hirn-Schranke zur Untersuchung der Permeation und P-Glykoprotein-Interaktion von Arzneistoffen // Диссертация. Гейдельбергский университет им. Рупрехта-Карла. — 2002.
  28. M. Bundgaard, N. J. Abbott. All vertebrates started out with a glial blood-brain barrier 4-500 million years ago // Glia. — 2008. — № 56. — С. 699–708.
  29. W. M. Pardridge. Molecular biology of the blood–brain barrier // Mol Biotechnol. — 2005. — № 30 (1). — С. 57–70.
  30. J. C. Lee. Evolution in the concept of the blood-brain barrier phenomen // Progress in neuropathology. — Verlag Grune und Stratton, 1971. — Т. 1. — С. 84–145. — ISBN 0-88167-188-6.
  31. M. Pavelka, J. Roth. Funktionelle Ultrastruktur. — Verlag Springer. — С. 234–235. — ISBN 3-211-83563-6..
  32. J. Cervos-Navarro. Elektronenmikroskopische Befunde an den Kapillaren der Hirnrinde // Arch Psychiatr Nervenkr. — 1963. — № 204. — С. 484–504.
  33. R. S. el-Bacha, A. Minn. Drug metabolizing enzymes in cerebrovascular endothelial cells afford a metabolic protection to the brain // Cell Mol Biol. — 1999. — № 45. — С. 15–23.
  34. Chat M, Bayol-Denizot C, Suleman G, Roux F, Minn A. Drug metabolizing enzyme activities and superoxide formation in primary and immortalized rat brain endothelial cells // Life Sci. — 1998. — № 62. — С. 151–163.
  35. Minn A, Ghersi-Egea JF, Perrin R, Leininger B, Siest G. Drug metabolizing enzymes in the brain and cerebral microvessels // Life Sci. — 1991. — № 116. — С. 65–82.
  36. Takakura Y, Audus KL, Borchardt RT. Blood-brain barrier: transport studies in isolated brain capillaries and in cultured brain endothelial cells // Adv Pharmacol. — 1991. — № 22. — С. 137–165.
  37. Méresse S, Dehouck MP, Delorme P, Bensaïd M, Tauber JP, Delbart C, Fruchart JC, Cecchelli R. Bovine brain endothelial cells express tight junctions and monoamine oxidase activity in long-term culture // J Neurochem. — 1989. — № 53. — С. 1363–1371.
  38. Perrin R, Minn A, Ghersi-Egea JF, Grassiot MC, Siest G. Distribution of cytochrome P450 activities towards alkoxyresorufin derivatives in rat brain regions, subcellular fractions and isolated cerebral microvessels // Biochem Pharmacol. — 1990. — № 40. — С. 2145–2151.
  39. Bendayan R, Lee G, Bendayan M. Functional expression and localization of P-glycoprotein at the blood brain barrier // Res Tech. — 2002. — № 57. — С. 365–380.
  40. Su Y, Sinko PJ. Drug delivery across the blood-brain barrier: why is it difficult? how to measure and improve it? // Expert Opin Drug Deliv. — 2006. — № 3. — С. 419–435.
  41. Fischer H, Gottschlich R, Seelig A. Blood-brain barrier permeation: molecular parameters governing passive diffusion // J Membr Biol. — 1998. — № 165. — С. 201–211.
  42. U. Fagerholm. The highly permeable blood-brain barrier: an evaluation of current opinions about brain uptake capacity // J Membr Biol. — 2007. — № 12. — С. 1076–1082.
  43. Nico B, Frigeri A, Nicchia GP, Quondamatteo F, Herken R, Errede M, Ribatti D, Svelto M, Roncali L. Role of aquaporin-4 water channel in the development and integrity of the blood-brain barrier // J Cell Sci. — 2001. — № 114. — С. 1297–1307.
  44. Butt AM, Jones HC, Abbott NJ. Electrical resistance across the blood-brain barrier in anaesthetized rats: a developmental study // J Physiol. — 1990. — № 429. — С. 47—62.
  45. P. Claude, D. A. Goodenough. Fracture faces of zonulae occludentes from «tight» and «leaky» epithelia // J Cell Biol. — 1973. — № 58. — С. 390—400.
  46. Wolburg H, Neuhaus J, Kniesel U, Krauss B, Schmid EM, Ocalan M, Farrell C, Risau W. Modulation of tight junction structure in blood-brain barrier endothelial cells. Effects of tissue culture, second messengers and cocultured astrocytes // J Cell Sci. — 1994. — № 107. — С. 1347–1357.
  47. H. B. Newton. Advances in strategies to improve drug delivery to brain tumors // Expert Rev Neurother. — 2006. — № 6. — С. 1495–1509.
  48. J. L. Madara. Tight junction dynamics: is paracellular transport regulated? // Cell. — 1988. — № 53. — С. 497–498.
  49. H. C. Bauer et al. Proteins of the tight junctions in the blood-brain barrier // Blood-spinal Cord and Brain Barriers in Health and Disease. — Verlag Elsevier, 2004. — С. 1–10.
  50. Cecchelli R, Berezowski V, Lundquist S, Culot M, Renftel M, Dehouck MP, Fenart L. Modelling of the blood-brain barrier in drug discovery and development // Nat Rev Drug Discov. — 2007. — № 6. — С. 650–661.
  51. Matter K, Balda MS. Holey barrier: claudins and the regulation of brain endothelial permeability // J Cell Biol. — 2003. — № 161. — С. 459–460.
  52. Nitta T, Hata M, Gotoh S, Seo Y, Sasaki H, Hashimoto N, Furuse M, Tsukita S. Size-selective loosening of the blood-brain barrier in claudin-5-deficient mice // J Cell Biol. — 2003. — № 161. — С. 653–660.
  53. P. Dore-Duffy. Pericytes: pluripotent cells of the blood brain barrier // Curr Pharm Des. — 2008. — № 14. — С. 1581—1593.
  54. Balabanov R, Dore-Duffy P. Role of the CNS microvascular pericyte in the blood-brain barrier // J Neurosci Res. — 1998. — № 53. — С. 637—644.
  55. Rucker HK, Wynder HJ, Thomas WE. Cellular mechanisms of CNS pericytes // Brain Res Bull. — 2000. — № 51. — С. 363—369.
  56. P. A. D’Amore. Culture and Study of Pericytes // Cell Culture Techniques in Heart and Vessel Research. — Verlag Springer, 1990. — С. 299. — ISBN 3-540-51934-3..
  57. N. J. Abbott. Neurobiology. Glia and the blood-brain barrier // Nature. — 1987. — № 325. — С. 195.
  58. Lai CH, Kuo KH. The critical component to establish in vitro BBB model: Pericyte // Brain Res Brain Res Rev. — 2005. — № 50. — С. 258—265.
  59. Shepro D, Morel NM. Pericyte physiology // FASEB. — 1993. — № 7. — С. 1031–1038.
  60. Sims DE. Diversity within pericytes // Clin Exp Pharmacol Physiol. — 2000. — № 27. — С. 842–846.
  61. Engelhardt B. Development of the blood-brain barrier // Cell Tissue Res. — 2003. — № 314. — С. 119–129.
  62. Fujimoto K. Pericyte-endothelial gap junctions in developing rat cerebral capillaries: a fine structural study // Anat Rec. — 1995. — № 242. — С. 562—565.
  63. Díaz-Flores L, Gutiérrez R, Varela H, Rancel N, Valladares F. Microvascular pericytes: A review of their morphological and functional characteristics // Histol Histopath. — 1991. — № 6. — С. 269–286.
  64. D. E. Sims. Recent advances in pericyte biology—implications for health and disease // Can J Cardiol. — 1991. — № 7. — С. 431–443.
  65. Herman IM, D’Amore PA. Microvascular pericytes contain muscle and nonmuscle actins // J Cell Biol. — 1985. — № 101. — С. 43–52.
  66. Hirschi KK, D’Amore PA. Pericytes in the microvasculature // Cardiovasc Res. — 1996. — № 32. — С. 687—698.
  67. Mato M, Ookawara S, Sugamata M, Aikawa E. Evidence for the possible function of the fluorescent granular perithelial cells in brain as scavengers of high-molecular-weight waste products // Experientia. — 1984. — № 40. — С. 399—402.
  68. Balabanov R, Washington R, Wagnerova J, Dore-Duffy P. CNS microvascular pericytes express macrophage-like function, cell surface integrin alphaM, and macrophage marker ED-2 // Microvasc Res. — 1996. — № 52. — С. 127—142.
  69. Hickey WF, Kimura H. Perivascular microglial cells of the CNS are bone marrow-derived and present antigen in vivo // Science. — 1988. — № 239. — С. 290—292.
  70. Fabry Z, Sandor M, Gajewski TF, Herlein JA, Waldschmidt MM, Lynch RG, Hart MN. Differential activation of Th1 and Th2 CD4+ cells by murine brain microvessel endothelial cells and smooth muscle/pericytes // J Immunol. — 1993. — № 151. — С. 38—47.
  71. Krause D, Kunz J, Dermietzel R. Cerebral pericytes — a second line of defense in controlling blood-brain barrier peptide metabolism // Adv Exp Med Biol. — 1993. — № 331. — С. 149—152.
  72. Thomas WE. Brain macrophages: on the role of pericytes and perivascular cells // Brain Res Brain Res Rev. — 1999. — № 31. — С. 42—57.
  73. Iadecola C. Neurovascular regulation in the normal brain and in Alzheimer’s disease // Nat Rev Neurosci. — 2004. — № 5. — С. 347—360.
  74. Johanson CE. Permeability and vascularity of the developing brain: cerebellum vs cerebral cortex // Brain Res. — 2004. — № 190. — С. 3–16.
  75. Neuhaus J, Risau W, Wolburg H. Induction of blood-brain barrier characteristics in bovine brain endothelial cells by rat astroglial cells in transfilter coculture // Ann N Y Acad Sci. — 1991. — № 633. — С. 578–580.
  76. Stewart PA, Wiley MJ. Developing nervous tissue induces formation of blood-brain barrier characteristics in invading endothelial cells: a study using quail–chick transplantation chimeras // Dev Biol. — 1981. — № 84. — С. 183–192.
  77. Raub TJ, Kuentzel SL, Sawada GA. Permeability of bovine brain microvessel endothelial cells in vitro: barrier tightening by a factor released from astroglioma cells // Exp Cell Res. — 1992. — № 199. — С. 330–340.
  78. Abbott NJ. Astrocyte-endothelial interactions and blood-brain barrier permeability // J Anat. — 2002. — № 200. — С. 629–638.
  79. Paulson OB, Newman EA. Does the release of potassium from astrocyte endfeet regulate cerebral blood flow? // Science. — 1987. — № 237. — С. 896—898.
  80. Abbott NJ, Rönnbäck L, Hansson E. Astrocyte-endothelial interactions at the blood-brain barrier // Nat Rev Neurosci. — 2006. — № 7. — С. 41–53.
  81. Björkhem I, Meaney S. Brain cholesterol: long secret life behind a barrier // Arterioscler Thromb Vasc Biol. — 2004. — № 24. — С. 806—815.
  82. Синельников Р. Д., Синельников Я. Р. Атлас анатомии человека в 4 томах. Т.4. — М. Медицина, 1996. — С. 82. — 320 с. — ISBN 5-225-02723-7.
  83. Синельников Р. Д., Синельников Я. Р. Атлас анатомии человека в 4 томах. Т.4. — М. Медицина, 1996. — С. 56. — 320 с. — ISBN 5-225-02723-7.
  84. Duvernoy HM, Risold PY. The circumventricular organs: an atlas of comparative anatomy and vascularization // Brain Res Rev. — 2007. — № 56. — С. 119—147.
  85. C. Lohmann. Die Blut-Hirn-Schranke in vitro: Regulation der Permeabilität durch Matrixmetalloproteasen // Диссертация. Вестфальский университет имени Вильгельма. — 2003.
  86. W. M. Pardridge. Peptide Drug Delivery to the Brain. — Raven Press, 1991. — С. 123. — ISBN 0-88167-793-0.
  87. Chiou WL, Barve A. Linear correlation of the fraction of oral dose absorbed of 64 drugs between humans and rats // Pharm Res. — 1998. — № 15. — С. 1792—1795.
  88. Goodwin JT, Clark DE. In silico predictions of blood-brain barrier penetration: considerations to «keep in mind» // J Pharmacol Exp Ther. — 2005. — № 315. — С. 477—483.
  89. Lindstedt L, Schaeffer PJ. Use of allometry in predicting anatomical and physiological parameters of mammals // Lab Anim. — 2002. — № 36. — С. 1—19.
  90. Lindstedt L, Schaeffer PJ. A proposed blood circulation model for Reference Man // Health Phys. — 1995. — № 69. — С. 187—201.
  91. Willmann S, Schmitt W, Keldenich J, Lippert J, Dressman JB. A physiological model for the estimation of the fraction dose absorbed in humans // J Med Chem. — 2004. — № 47. — С. 4022—4031.
  92. Fagerholm U, Johansson M, Lennernäs H. Comparison between permeability coefficients in rat and human jejunum // J Med Chem. — 1996. — № 13. — С. 1336—1342.
  93. Leggett RW, Williams LR. Suggested reference values for regional blood volumes in humans // Health Phys. — 1991. — № 60. — С. 139—154.
  94. G. B. Wislocki. Experimental studies on fetal absorption. I. The vitally stained fetus // Contrib Embryol Carnegie Inst. — 1920. — № 5. — С. 45—52.
  95. Wakai S, Hirokawa N. Development of the blood-brain barrier to horseradish peroxidase in the chick embryo // Cell Tissue Res. — 1978. — № 195. — С. 195—203.
  96. Risau W, Hallmann R, Albrecht U. Differentiation-dependent expression of proteins in brain endothelium during development of the blood-brain barrier // Dev Biol. — 1986. — № 117. — С. 537—545.
  97. Reynolds ML, Evans CA, Reynolds EO, Saunders NR, Durbin GM, Wigglesworth JS. Intracranial haemorrhage in the preterm sheep fetus // Early Hum Dev. — 1979. — № 3. — С. 163—186.
  98. L. Stern, R. Peyrot. Le fonctionnement de la barrière hémato-éncephalique aux divers stades de développement chez les diverses espèces animales // Compte Rendu des Societe de Biologie (Paris). — 1927. — № 96. — С. 1124–1126.
  99. L. Stern et al. Le fonctionnement de la barrière hémato-éncephalique aux divers stades de développement chez les diverses espèces animales // Compte Rendu Soc Biol. — 1929. — № 100. — С. 231–233.
  100. Saunders NR, Habgood MD, Dziegielewska KM. Barrier mechanisms in the brain, II. Immature brain // Clin Exp Pharmacol Physiol. — 1999. — № 26. — С. 85–91.
  101. N. R. Saunders. Development of the blood–brain barrier to macromolecules // The Fluids and Barriers of the Eye and Brain / M. B. Segal. — Verlag MacMillan. — Raven Press, 1991. — С. 128—155. — ISBN 0-8493-7707-2.
  102. Schumacher U, Mollgård K. The multidrug-resistance P-glycoprotein (Pgp, MDR1) is an early marker of blood-brain barrier development in the microvessels of the developing human brain // Histochem Cell Biol. — 1997. — № 108. — С. 179–182.
  103. Dziegielewska KM, Evans CA, Malinowska DH, Møllgård K, Reynolds JM, Reynolds ML, Saunders NR. Studies of the development of brain barrier systems to lipid insoluble molecules in fetal sheep // J Physiol. — 1979. — № 292. — С. 207–231.
  104. Ferguson RK, Woodbury DM. Penetration of 14C-inulin and 14C-sucrose into brain, cerebrospinal fluid and skeletal muscle of developing rats // Exp Brain Res. — 1969. — № 7. — С. 181–194.
  105. Habgood MD, Knott GW, Dziegielewska KM, Saunders NR. The nature of the decrease in blood-cerebrospinal fluid barrier exchange during postnatal brain development in the rat // J Physiol. — 1993. — № 468. — С. 73–83.
  106. C. E. Johanson. Ontogeny of the blood–brain barrier // Implications of the Blood–Brain Barrier and Its Manipulation / E. A. Neuwelt. — Plenum Press, 1989. — С. 157—198.
  107. Braun LD, Cornford EM, Oldendorf WH. Newborn rabbit blood-brain barrier is selectively permeable and differs substantially from the adult // J Neurochem. — 1980. — № 34. — С. 147–152.
  108. Cornford EM, Braun LD, Oldendorf WH. Developmental modulations of blood–brain barrier permeability as an indicator of changing nutritional requirements in the brain // Pediatr Res. — 1982. — № 16. — С. 324–328.
  109. Brenton DP, Gardiner RM. Transport of L-phenylalanine and related amino acids at the ovine blood-brain barrier // J Physiol. — 1988. — № 402. — С. 497–514.
  110. Frank HJ, Jankovic-Vokes T, Pardridge WM, Morris WL. Enhanced insulin binding to blood–brain barrier in vivo and to brain microvessels in vitro in newborn rabbits // Diabetes. — 1985. — № 34. — С. 728–733.
  111. Saunders NR, Knott GW, Dziegielewska KM. Barriers in the immature brain // Cell Mol Neurobiol. — 2000. — № 20. — С. 29–40.
  112. Abbott NJ, Bundgaard M. Electron-dense tracer evidence for a blood-brain barrier in the cuttlefish Sepia officinalis // J Neurocytol. — 1992. — № 21. — С. 276–294.
  113. Abbott NJ, Pichon Y. The glial blood-brain barrier of crustacea and cephalopods: a review // J Physiol (Paris). — 1982. — № 21. — С. 304–313.
  114. Abbott NJ. Dynamics of CNS barriers: evolution, differentiation, and modulation // Cell Mol Neurobiol. — 2005. — № 25. — С. 5–23.
  115. N. J. Abbott. Comparative physiology of the blood-brain barrier // Physiology and pharmacology of the bloodbrain barrier / M. W. B. Bradbury. — Springer-Verlag, 1992. — С. 371—396. — ISBN 0-387-54492-5.
  116. N. Hettenbach. Einfluss chronischer elektromagnetischer Befeldung mit Mobilfunkstrahlen (GSM und UMTS) auf die Integrität der Blut-Hirn-Schranke von Ratten // Диссертация. Мюнхенский университет Людвига-Максимилиана. — 2008.
  117. S. I. Rapoport. Blood-brain Barrier in Physiology and Medicine. — Raven Press, 1976. — ISBN 0-89004-079-6.
  118. M. Fromm. Physiologie des Menschen // Transport in Membranen und Epithelien / R. F. Schmidt, F. Lang. — Verlag Springer. — С. 41—54. — ISBN 978-3-540-32908-4.
  119. I. Sauer. Apolipoprotein E abgeleitete Peptide als Vektoren zur Ьberwindung der Blut-Hirn-Schranke // Диссертация. Свободный университет Берлина. — 2004.
  120. Egleton RD, Davis TP. Development of neuropeptide drugs that cross the blood-brain barrier // NeuroRx. — 2005. — № 2. — С. 44—53.
  121. Oldendorf WH. Lipid solubility and drug penetration of the blood brain barrier // Proc Soc Exp Biol Med. — 1974. — № 147. — С. 813—815.
  122. R. Kaliszan, M. Markuszewski. Brain/blood distribution described by a combination of partition coefficient and molecular mass // International Journal of Pharmaceutics. — 1996. — № 145. — С. 9—16.
  123. Träuble H. Carriers and specificity in membranes. 3. Carrier-facilitated transport. Kinks as carriers in membranes // Neurosci Res Program Bull. — 1971. — № 9. — С. 361—372.
  124. Träuble H. Phase transitions in lipids. Possible switch processes in biological membranes // Naturwissenschaften. — 1971. — № 58. — С. 277—284.
  125. O. Vostowsky. Chemie der Naturstoffe — Lipoproteine und Membranen // Эрлангенский университет. — 2005. — № 58. — С. 42.
  126. W. Hoppe, R. D. Bauer. Biophysik. — Verlag Birkhäuser, 1982. — С. 447—448. — ISBN 0-387-11335-5.
  127. Seelig A, Seelig J. The dynamic structure of fatty acyl chains in a phospholipid bilayer measured by deuterium magnetic resonance // Biochemistry. — 1974. — № 13. — С. 4839—4845.
  128. A. Elbert. Die Permeation kleiner polarer Moleküle durch Phospholipidmodellmembranen // Диссертация. Университет Кайзерслаутерна. — 1999.
  129. Seelig A, Gottschlich R, Devant RM. A method to determine the ability of drugs to diffuse through the blood-brain barrier // Proc Natl Acad Sci U S A. — 1994. — № 91. — С. 68—72.
  130. Dhopeshwarkar GA, Mead JF. Uptake and transport of fatty acids into the brain and the role of the blood-brain barrier system // Adv Lipid Res. — 1973. — № 11. — С. 109—142.
  131. Gerebtzoff G, Seelig A. In silico prediction of blood-brain barrier permeation using the calculated molecular cross-sectional area as main parameter // J Chem Inf Model. — 2006. — № 46. — С. 2638—2650.
  132. Seelig A, Gottschlich R, Devant RM. A method to determine the ability of drugs to diffuse through the blood-brain barrier // Proc Natl Acad Sci USA. — 1994. — № 91. — С. 68—72.
  133. Pardridge WM. The blood-brain barrier: bottleneck in brain drug development // NeuroRx. — 2005. — № 2. — С. 3—14.
  134. W. H. Oldendorf. Measurement of brain uptake of radiolabeled substances using a tritiated water internal standard // Brain Res. — 1970. — № 24. — С. 372–376.
  135. Dolman D, Drndarski S, Abbott NJ, Rattray M. Induction of aquaporin 1 but not aquaporin 4 messenger RNA in rat primary brain microvessel endothelial cells in culture // J Neurochem. — 2005. — № 93. — С. 825—833.
  136. Bloch O, Manley GT. The role of aquaporin-4 in cerebral water transport and edema // Neurosurg Focus. — 2007. — № 22 (E3).
  137. Verkman AS. More than just water channels: unexpected cellular roles of aquaporins // J Cell Sci. — 2005. — № 118. — С. 3225—3232.
  138. Badaut J, Brunet JF, Regli L. Aquaporins in the brain: from aqueduct to «multi-duct» // Metab Brain Dis. — 2007. — № 3—4. — С. 251—263.
  139. Agus DB, Gambhir SS, Pardridge WM, Spielholz C, Baselga J, Vera JC, Golde DW. Vitamin C crosses the blood-brain barrier in the oxidized form through the glucose transporters // J Clin Invest. — 1997. — № 100. — С. 2842—2848.
  140. Dahlin A, Royall J, Hohmann JG, Wang J. Expression profiling of the solute carrier gene family in the mouse brain // J Pharmacol Exp Ther. — 2009. — № 329. — С. 558—570.
  141. Cornford EM, Hyman S. Blood-brain barrier permeability to small and large molecules // Adv Drug Deliv Rev. — 1999. — № 36. — С. 145—163.
  142. Zloković BV, Lipovac MN, Begley DJ, Davson H, Rakić L. Transport of leucine-enkephalin across the blood-brain barrier in the perfused guinea pig brain // J Neurochem. — 1987. — № 49. — С. 310—315.
  143. Zlokovic BV, Mackic JB, Djuricic B, Davson H. Kinetic analysis of leucine-enkephalin cellular uptake at the luminal side of the blood-brain barrier of an in situ perfused guinea-pig brain // J Neurochem. — 1989. — № 53. — С. 1333—40.
  144. Zlokovic BV, Hyman S, McComb JG, Lipovac MN, Tang G, Davson H. Kinetics of arginine-vasopressin uptake at the blood-brain barrier // Biochim Biophys Acta. — 1990. — № 1025. — С. 191—198.
  145. Thomas SA, Abbruscato TJ, Hruby VJ, Davis TP. The entry of // J Pharmacol Exp Ther. — 1997. — № 280. — С. 1235—1240.
  146. Begley DJ. ABC transporters and the blood-brain barrier // Curr Pharm Des. — 2004. — № 10. — С. 1295—1312.
  147. Rao VV, Dahlheimer JL, Bardgett ME, Snyder AZ, Finch RA, Sartorelli AC, Piwnica-Worms D. Choroid plexus epithelial expression of MDR1 P glycoprotein and multidrug resistance-associated protein contribute to the blood-cerebrospinal-fluid drug-permeability barrier // Proc Natl Acad Sci USA. — 1999. — № 96. — С. 3900—5.
  148. Thiebaut F, Tsuruo T, Hamada H, Gottesman MM, Pastan I, Willingham MC. Immunohistochemical localization in normal tissues of different epitopes in the multidrug transport protein P170: evidence for localization in brain capillaries and crossreactivity of one antibody with a muscle protein // J Histochem Cytochem. — 1989. — № 37. — С. 159—164.
  149. Seetharaman S, Barrand MA, Maskell L, Scheper RJ. Multidrug resistance-related transport proteins in isolated human brain microvessels and in cells cultured from these isolates // J Neurochem. — 1998. — № 70. — С. 1151—1159.
  150. Cooray HC, Blackmore CG, Maskell L, Barrand MA. Localisation of breast cancer resistance protein in microvessel endothelium of human brain // Neuroreport. — 2002. — № 13. — С. 2059—2063.
  151. Eisenblätter T, Galla HJ. A new multidrug resistance protein at the blood-brain barrier // Biochem Biophys Res Commun. — 2002. — № 293. — С. 1273—1278.
  152. Tanaka Y, Abe Y, Tsugu A, Takamiya Y, Akatsuka A, Tsuruo T, Yamazaki H, Ueyama Y, Sato O, Tamaoki N, et al. Ultrastructural localization of P-glycoprotein on capillary endothelial cells in human gliomas // Virchows Arch. — 1994. — № 425. — С. 133—138.
  153. de Lange EC. Potential role of ABC transporters as a detoxification system at the blood-CSF barrier // Adv Drug Deliv Rev. — 2004. — № 56. — С. 1793—1809.
  154. Wolosker H, Panizzutti R, De Miranda J. Neurobiology through the looking-glass: D-serine as a new glial-derived transmitter // Neurochem Int. — 2002. — № 41. — С. 327—332.
  155. Zorumski CF, Olney JW. Excitotoxic neuronal damage and neuropsychiatric disorders // Pharmacol Ther. — 1993. — № 59. — С. 145—165.
  156. Hosoya K, Sugawara M, Asaba H, Terasaki T. Blood-brain barrier produces significant efflux of L-aspartic acid but not D-aspartic acid: in vivo evidence using the brain efflux index method // J Neurochem. — 1999. — № 73. — С. 1206—1211.
  157. Palacín M, Estévez R, Bertran J, Zorzano A. Molecular biology of mammalian plasma membrane amino acid transporters // Physiol Rev. — 1998. — № 78. — С. 969—1054.
  158. Löscher W, Potschka H. Blood-brain barrier active efflux transporters: ATP-binding cassette gene family // NeuroRx. — 2005. — № 2. — С. 86—98.
  159. Tishler DM, Weinberg KI, Hinton DR, Barbaro N, Annett GM, Raffel C. MDR1 gene expression in brain of patients with medically intractable epilepsy // NeuroRx. — 1995. — № 36. — С. 1—6.
  160. Kusuhara H, Sekine T, Utsunomiya-Tate N, Tsuda M, Kojima R, Cha SH, Sugiyama Y, Kanai Y, Endou H. Molecular cloning and characterization of a new multispecific organic anion transporter from rat brain // J Biol Chem. — 1999. — № 274. — С. 13675—13680.
  161. Gao B, Stieger B, Noé B, Fritschy JM, Meier PJ. Localization of the organic anion transporting polypeptide 2 (Oatp2) in capillary endothelium and choroid plexus epithelium of rat brain // J Histochem Cytochem. — 1999. — № 47. — С. 1255—1264.
  162. Roberts RL, Fine RE, Sandra A. Receptor-mediated endocytosis of transferrin at the blood-brain barrier // J Cell Sci. — 1993. — № 104. — С. 521—532.
  163. Dehouck B, Dehouck MP, Fruchart JC, Cecchelli R. Upregulation of the low density lipoprotein receptor at the blood-brain barrier: intercommunications between brain capillary endothelial cells and astrocytes // J Cell Biol. — 1994. — № 126. — С. 465—473.
  164. Duffy KR, Pardridge WM, Rosenfeld RG. Human blood-brain barrier insulin-like growth factor receptor // Metabolism. — 1988. — № 37. — С. 136—140.
  165. Tamai I, Sai Y, Kobayashi H, Kamata M, Wakamiya T, Tsuji A. Structure-internalization relationship for adsorptive-mediated endocytosis of basic peptides at the blood-brain barrier // J Pharmacol Exp Ther. — 1997. — № 280. — С. 410—415.
  166. Smith MW, Gumbleton M. Endocytosis at the blood-brain barrier: from basic understanding to drug delivery strategies // J Drug Target. — 2006. — № 14. — С. 191—214.
  167. Hervé F, Ghinea N, Scherrmann JM. CNS delivery via adsorptive transcytosis // J Drug Target. — 2008. — № 10. — С. 455—472.
  168. Scherrmann JM. Drug delivery to brain via the blood-brain barrier // Vascul Pharmacol. — 2002. — № 38. — С. 349—354.
  169. Bodor N, Buchwald P. Recent advances in the brain targeting of neuropharmaceuticals by chemical delivery systems // Adv Drug Deliv Rev. — 1999. — № 36. — С. 229—254.
  170. Bickel U. How to measure drug transport across the blood-brain barrier // NeuroRx. — 2005. — № 2. — С. 15—26.
  171. J. Fenstermacher, L. Wei. Measuring local cerebral capillary permeability-surface area products by quantitative autoradiography // Introduction to the Blood-brain Barrier / W. M. Pardridge. — Cambridge University Press, 1998. — С. 122—132. — ISBN 0-521-58124-9.
  172. C. Crone, D. G. Levitt. Capillary permeability to small solutes // Handbook of Physiology. — American Physiological Society, 1984. — С. 375—409.
  173. Lasbennes F, Gayet J. Capacity for energy metabolism in microvessels isolated from rat brain // Neurochem Res. — 1984. — № 9. — С. 1—10.
  174. Miller DS, Nobmann SN, Gutmann H, Toeroek M, Drewe J, Fricker G. Xenobiotic transport across isolated brain microvessels studied by confocal microscopy // Mol Pharmacol. — 2000. — № 58. — С. 1357—1367.
  175. Huwyler J, Pardridge WM. Examination of blood-brain barrier transferrin receptor by confocal fluorescent microscopy of unfixed isolated rat brain capillaries // J Neurochem. — 1998. — № 70. — С. 883—886.
  176. Banks W. A. From blood-brain barrier to blood-brain interface: new opportunities for CNS drug delivery (англ.) // Nat. Rev. Drug Discov. — 2016. — Vol. 15, no. 4. — P. 275—292. — DOI:10.1038/nrd.2015.21.
  177. ↑ Сайт всемирной организации здоровья
  178. De Vivo DC, Trifiletti RR, Jacobson RI, Ronen GM, Behmand RA, Harik SI. Defective glucose transport across the blood-brain barrier as a cause of persistent hypoglycorrhachia, seizures, and developmental delay // NEJM. — 1991. — № 325. — С. 703—709.
  179. Horani MH, Mooradian AD. Effect of diabetes on the blood brain barrier // Curr Pharm Des. — 2003. — № 9. — С. 833—840.
  180. Correale J, Villa A. The blood-brain-barrier in multiple sclerosis: functional roles and therapeutic targeting // Autoimmunity. — 2007. — № 40. — С. 148—160.
  181. Dirnagl U, Iadecola C, Moskowitz MA. Pathobiology of ischaemic stroke: an integrated view // Trends Neurosci. — 1999. — № 22. — С. 391—397.
  182. Kuroda S, Siesjö BK. Reperfusion damage following focal ischemia: pathophysiology and therapeutic windows // Clin Neurosci. — 1997. — № 4. — С. 199—212.
  183. Planas AM, Gorina R, Chamorro A. Signalling pathways mediating inflammatory responses in brain ischaemia // Biochem Soc Trans. — 2006. — № 34. — С. 1267—1270.
  184. Weiss N, Miller F, Cazaubon S, Couraud PO. The blood-brain barrier in brain homeostasis and neurological diseases // Biochim Biophys Acta. — 2009. — № 1788. — С. 842—857.
  185. Zysk G, Schneider-Wald BK, Hwang JH, Bejo L, Kim KS, Mitchell TJ, Hakenbeck R, Heinz HP. Pneumolysin is the main inducer of cytotoxicity to brain microvascular endothelial cells caused by Streptococcus pneumoniae // Infect Immun. — 2001. — № 69. — С. 845—852.
  186. Banks WA, Freed EO, Wolf KM, Robinson SM, Franko M, Kumar VB. Transport of human immunodeficiency virus type 1 pseudoviruses across the blood-brain barrier: role of envelope proteins and adsorptive endocytosis // J Virol. — 2001. — № 75. — С. 4681—4691.
  187. Квитницкий-Рыжов Ю. Н. Современное учение об отёке и набухании головного мозга. — Здоров’я. — Київ, 1988.
  188. А. В. Кузнецов, О. Н. Древаль. Посттравматические менингит и менингоэнцефалит // Клиническое руководство по черепно-мозговой травме / Под редакцией А. Н. Коновалова, Л. Б. Лихтермана, А. А. Потапова. — М. «Антидор», 2002. — Т. 3. — С. 420. — 632 с. — 1 100 экз. — ISBN 5-900833-13-5.
  • Гемато-энцефалический барьер / Кассиль Г. Н. // Газлифт — Гоголево. — М. : Советская энциклопедия, 1971. — (Большая советская энциклопедия : / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 6).
  • Штерн Л. С. Гемато-энцефалический барьер. М.—Л.: Биомедгиз, 1935.
  • Майзелис М. Я. Гемато-энцефалический барьер и его регуляция. М.: Медицина, 1961.
  • Кассиль Г. Н. Гемато-энцефалический барьер: Анатомия, физиология. Методы исследования. Клиника. М.: Издательство АН СССР, 1963.
  • Гемато-энцефалический барьер: тематические медиафайлы на Викискладе
  • Подраздел учебника «Физиология человека» под редакцией В. М. Покровского, Г. Ф. Коротько посвящённый ГЭБ
  • Научно-популярная статья д.м.н. Г.Кассиля о ГЭБ опубликованная в журнале Наука и жизнь в 1986 году
  • Определение и краткое описание ГЭБ Е. В. Трифонова
  • Краткое описание ГЭБ на сайте medbiol.ru
  • Гемато-энцефалический барьер эмбриона данио-рерио, конфокальная фотография, Дженнифер Л. Петерс, Майкл Р. Тэйлор, St. Jude Children’s Research Hospital (англ.)русск., 2012 г.
  • Открыть ворота гематоэнцефалического барьера Оксана Семячкина-Глушковская, доктор биологических наук, Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского «Наука и жизнь» № 7, 2015
Читайте также:  3 положительная группа крови у матери и 1 отрицательная у отца

Кровь — важнейшая часть внутренней среды организма, выполняющая многообразные физиологические функции. В пищеварительном канале она обогащается составными частями пищи, растворенными в воде, и разносит их отсюда по всему организму.

В легких кровь обогащается кислородом, который доставляется всем органам и тканям, где и совершается обмен веществ.

В органах и тканях в кровь поступают остаточные продукты обмена веществ, которые доставляются ею к органам выделения: почкам, легким, коже. Часть продуктов обмена удаляется из организма органами пищеварения. Химический состав крови в значительной мере отражает обмен веществ.

В кровь из желез внутренней секреции поступают гормоны, осуществляющие гуморальное взаимодействие между органами и тканями.

Движением крови по кровеносным сосудам обеспечивается постоянное выравнивание тепла, образуемого в результате обмена веществ в органах и тканях, и сохранение относительного постоянства температуры.

Кровью выполняется также защитная функция захватывания и разрушения микробов, чужеродных одноклеточных организмов и инородных веществ.

Клетки тканей отделены от кровяного русла эндотелием и слоем соединительной ткани, поэтому кровь с клетками тела непосредственно не соприкасается.

Различные питательные вещества в водных растворах переходят из крови в межклеточные и межтканевые щели, а часть продуктов обмена веществ — в обратном направлении в кровь. Жидкость, находящаяся в межклеточных и межтканевых промежутках, постоянно движется и попадает в систему лимфатических сосудов, из которых она поступает в общий кровоток. Эта жидкость (лимфа), представляет собой часть плазмы крови, прошедшей через стенки кровеносных сосудов в межтканевые пространства. Движением лимфы обеспечивается доставка клеткам тела питательных веществ и кислорода и удаление остаточных продуктов обмена веществ.

Кровь — непрозрачная клейкая жидкость красного цвета, солоноватого вкуса, состоящая из двух частей: плазмы и форменных элементов — эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов.

Количество и состав крови непрерывно колеблются, но отличаются относительным постоянством у каждого вида животных. Количество крови, строение и количество форменных элементов, химический состав плазмы у различных видов животных неодинаковы.

Количество крови у человека составляет в среднем 7% веса всего тела (с колебаниями 5-9%), у лошади — 9,8%, у коровы — 8,0%, у овцы — 8,2%, у свиньи — 4,6%.

У человека в нормальных условиях в покое вся кровь делится на две части. Одна часть крови, равная 40-50% всей ее массы, циркулирует по кровеносным сосудам всего тела — циркулирующая кровь, а остальная часть находится в депо — депонированная кровь.

Депонированная кровь сосредоточена в капиллярах селезенки, печени и подкожной клетчатки и почти не смешивается с циркулирующей кровью.

Повышение температуры тела, мышечная работа, удушье, вдыхание углекислого газа, сильные переживания — эмоции, введение и кровь гормона надпочечника — адреналина — вызывают увеличите количества циркулирующей крови за счет крови, выбрасываемой из депо.

По подсчетам в селезенке застаивается 16%, в печени 20%, а в коже 10% всей массы крови.

Значение депонирования крови заключается в том, что при уменьшении количества циркулирующей крови благодаря ее застаиванию в депо падает нагрузка на сердце во время покоя пришита. А при кровопотерях и при указанных выше условиях (мышечная работа и т. д.), в случаях необходимости и экстренном увеличении количества циркулирующей крови, рефлекторно происходит ее выбрасывание из депо в кровяное русло.

Необходимо учесть, что депонированная кровь, в силу механических причин и всасывания воды из плазмы в ткани, содержит больше форменных элементов, чем циркулирующая кровь. Так, количество эритроцитов в селезеночной крови относится к их количеству в циркулирующей крови, как 3:2.

Поэтому поступление депонированной крови в общее кровяное русло вызывает не только абсолютное, но и относительное возрастание в крови количества эритроцитов и гемоглобина.

Поступление в организм жидкостей на короткое время увеличивает общее количество крови, так как после всасывания в кишечнике вода переходит в кровь. При лишении организма воды и особенно при кровопотерях количество крови временно уменьшается.

Быстрое уменьшение объема циркулирующей крови при кровопотерях более опасно, чем потеря форменных элементов, так как оно сопровождается падением кровяного давления. Медленная потеря даже больших количеств крови менее опасна, чем быстрая потеря меньших количеств крови. Медленная потеря до всех эритроцитов может еще не привести к смерти. Быстрая потеря при артериальном кровотечении 1/3 – 1/2 всего количества крови ведет к смерти.

По материалам pohudenie-tut.ru

Благодаря сети мельчайших кровеносных сосудов каждая клетка организма получает необходимые ей кислород и питательные вещества.

Капилляры – мельчайшие кровеносные сосуды, пронизывающие все ткани и органы человеческого организма. По капиллярам кровь поступает к каждой клетке тела и доставляет ей кислород и питательные вещества, необходимые для жизни. Из клеток в кровь переходят продукты жизнедеятельности, которые в дальнейшем переносятся к другим органам или удаляются из организма. Обмен веществ между кровью и клетками тела может происходить только через стенку капилляров, поэтому их можно назвать главными элементами кровеносной системы. При расстройстве кровотока по капиллярам, изменении их стенки клетки тела будут испытывать голод, что постепенно приведет к нарушению их деятельности и даже гибели.

Капилляры – самые многочисленные и самые тонкие сосуды, их диаметр составляет в среднем 7–8 мкм. Капилляры широко соединяются (анастомозируют) между собой, образуя внутри органов сети (между доставляющими органам кровь артериями и выносящими кровь венами). Тонкие артерии, по которым кровь поступает в капиллярные сети, – это артериолы, а выносящие кровь мелкие вены – венулы. Артериолы, особенно те, от которых непосредственно ответвляются капилляры (прекапиллярные артериолы), регулируют поступление крови в капиллярные сети. Суживаясь или расширяясь, они перекрывают или, наоборот, возобновляют течение крови по капиллярам. Именно поэтому прекапиллярные артериолы называют кранами сердечно-сосудистой системы. Венулы вместе с более крупными венами выполняют емкостную функцию – удерживают имеющуюся в органе кровь.

Есть сосуды, напрямую связывающие артериолы и венулы, – артериоловенулярные анастомозы (шунты). По ним кровь сбрасывается из артериального русла в венозное, минуя капиллярные сети. Значение артериоловенулярных анастомозов возрастает в неработающем, отдыхающем органе, когда нет необходимости в усиленном обмене веществ и большая часть поступившей крови без захода в капиллярные сети направляется дальше.

Капилляры, артериолы и венулы относятся к микрососудам, т. е. сосудам с диаметром менее 200 мкм. Движение крови по ним получило название микроциркуляции, а сами микрососуды – микроциркуляторного русла. Микроциркуляции придается большое значение в создании оптимальных режимов работающих органов, а в случае ее нарушения – в развитии патологического процесса. Ежесуточно по кровеносным сосудам протекает 8000–9000 л крови. Благодаря постоянной циркуляции крови поддерживается необходимая концентрация веществ в тканях, что нужно для нормального течения обменных процессов и поддержания постоянства внутренней среды организма (гомеостаз).

Стенка капилляра состоит из одного слоя эндотелиальных клеток, снаружи от которых лежит базальная мембрана. Стенка капилляра представляет собой естественный биологический фильтр, через который осуществляются переход питательных веществ, воды и кислорода из крови в ткани и обратное – из тканей в кровь – поступление продуктов обмена. Современные методы исследования, в частности электронная микроскопия, свидетельствуют, что стенка капилляра – не пассивная перегородка и существуют специальные пути активного транспорта веществ через нее. В переносе веществ участвуют стыки между эндотелиальными клетками, специальные поры, пронизывающие наиболее тонкие участки стенки капилляров кишечника, почек, эндокринных желез, и пузырьки для переноса жидкостей, имеющиеся внутри эндотелиальных клеток в стенке капилляров большинства органов.

Хотя кровеносные капилляры были открыты М. Мальпиги еще в 1661 году, серьезное их исследование началось только в ХХ веке и привело к возникновению учения о микроциркуляции крови. Идея об исключительном значении капилляров в удовлетворении потребностей тканей в притоке крови была высказана А. Крогом, который за свои исследования в 1920 году был удостоен Нобелевской премии.

Собственно термин «микроциркуляция» стал употребляться только с 1954 года, когда в США состоялась первая научная конференция ученых, занимающихся капиллярным кровотоком. В России огромный вклад в изучение микроциркуляции внесли академики А. М. Чернух, В. В. Куприянов и созданные ими научные школы. Благодаря современным техническим достижениям, связанным с внедрением компьютерных и лазерных технологий, стало возможным исследовать микроциркуляцию в прижизненных условиях и широко использовать результаты в клинической практике для диагностики нарушений и мониторинга успешности лечения.

Трудности изучения микрососудов на протяжении десятилетий были связаны с чрезвычайно малыми их размерами и сильной разветвленностью капиллярных сетей. Наиболее узкие капилляры находятся в скелетных мышцах и нервах – диаметр их составляет 4,5–6,5 мкм. В этих органах обмен веществ очень интенсивен. Более широкие капилляры имеют кожа и слизистые оболочки – 7–11 мкм. Самые широкие капилляры (синусоиды) расположены в костях, печени и железах, где их диаметр достигает 20–30 мкм.

Длина капилляров варьирует в различных органах от 100 до 400 мкм. Однако если все капилляры, имеющиеся в теле человека, вытянуть в одну линию, то их длина составит около 10 000 км. Такая колоссальная протяженность капилляров создает чрезвычайно большую обменную поверхность их стенки – около 2500–3000 кв. м, что примерно в 1500 раз превышает поверхность тела. Количество капилляров в разных органах неодинаково. Густота их расположения связана с интенсивностью работы органа. Например, в сердечной мышце на 1 кв. мм поперечного сечения приходится до 5500 капилляров, в скелетных мышцах – около 1400, а в коже всего 40 капилляров.

В настоящее время точно установлено, что разные органы имеют характерные особенности строения микроциркуляторного русла (количество, диаметр, плотность и взаимное расположение микрососудов, характер их ветвления и т. п.), обусловленные спецификой работы органа. При этом в большинстве случаев микроциркуляторное русло состоит из повторяющихся модулей, каждый из которых обслуживает свой участок органа. Это позволяет быстро приспосабливать кровоснабжение органа к изменениям его функционирования. Усложнение строения микроциркуляторного русла органов происходит постепенно, вместе с ростом и развитием человеческого организма. Нарастание количества микрососудов приурочено ко времени интенсивного увеличения массы органа, а структурное созревание (оформление модулей) микроциркуляторного русла завершается к моменту окончательного полового созревания (к 15–17 годам).

Общая емкость капиллярного русла составляет 25–30 л, тогда как объем крови в теле человека равен 5 л. Поэтому большая часть капилляров периодически выключается из кровотока. У человека в условиях покоя одновременно открыто только 20–35% капилляров. В мышце при спокойном состоянии заполнено кровью не более 40% капилляров. При физических нагрузках в кровоток включаются почти все капилляры работающей мышцы. Капилляры сами не способны изменять свой просвет. Как уже было сказано, кровоток в них регулируется посредством сужения или расширения приносящих кровь артериол и использования артериоловенулярных анастомозов. Наблюдения свидетельствуют, что в органах постоянно происходит замена одних функционирующих капилляров другими. Высокая изменчивость кровотока в капиллярах – необходимое условие приспособления микроциркуляторной системы к потребностям органов и тканей в доставке питательных веществ.

Поскольку емкость капиллярного русла очень большая, это ведет к значительному замедлению тока крови в капиллярах. Скорость движения крови по капиллярам колеблется от 0,3 до 1 мм/с, тогда как в крупных артериях она достигает 80–130 мм/с. Медленный кровоток обеспечивает наиболее полный обмен веществ между кровью и тканями. При движении крови ее клетки (эритроциты) выстраиваются в капилляре в один ряд, поскольку их радиус приблизительно равен радиусу капилляра. Значение такого приспособления становится понятно, если вспомнить, что кислород переносится эритроцитами и его передача клеткам органов будет происходить наиболее эффективно, если эритроциты наилучшим образом соприкасаются со стенкой капилляра. При движении по капиллярам эритроциты легко деформируются, поэтому даже наиболее узкие капилляры не являются для них препятствием. В отличие от эритроцитов другие клетки крови (лимфоциты) с трудом преодолевают узкие участки капиллярного русла и могут на какое-то время закупоривать просвет капилляра.

При значительном снижении скорости капиллярного кровотока эритроциты могут склеиваться между собой и образовывать агрегаты по типу монетных столбиков из 25–50 эритроцитов. Крупные агрегаты могут полностью закупорить капилляр и вызвать в нем остановку крови. Усиление агрегации эритроцитов происходит при различных заболеваниях.

Как же происходит регуляция микроциркуляции? Во-первых, микрососуды реагируют на растяжение: при повышении давления крови артериолы суживаются и ограничивают приток крови в капилляры, при снижении давления расширяются. Во-вторых, к наиболее крупным из микрососудов (но не к капиллярам) подходят симпатические нервы, при раздражении которых происходит сужение крупных артериол и венул. В-третьих, микрососуды очень чувствительны к растворенным в крови вазоактивным веществам и реагируют даже на такую их концентрацию, которая в 10–100 раз меньше необходимой для сужения или расширения крупных сосудов. Так, кожные сосуды проявляют высокую чувствительность к адреналину (полное закрытие просвета артериол происходит при его ничтожной концентрации в крови – кожные покровы бледнеют), в то время как микрососуды внутренних органов гораздо менее чувствительны, а микрососуды скелетных мышц и сердца при действии адреналина могут расширяться. Ионы калия, кальция, натрия, а также вещества, накапливающиеся в тканях при их интенсивной деятельности, приводят к расширению микрососудов. Наибольшей чувствительностью к действию вазоактивных веществ обладают прекапиллярные артериолы, наименьшей – крупные артериолы и венулы.

Актуальные для современной клинической практики оценка состояния микроциркуляции и диагностика ее расстройств при самых различных заболеваниях можно сделать с помощью таких методов, как капилляроскопия кожи и слизистых оболочек, биомикроскопия сосудов конъюнктивы, лазерная допплеровская флоуметрия. Состояние микроциркуляции в любом участке тела с большой степенью точности дает возможность судить о ее состоянии в организме в целом.

Ранними признаками нарушений капиллярного кровотока являются сужение артериол, застойные явления в венулах, приводящие к их расширению и значительной извитости, а также снижение интенсивности кровотока в капиллярах. На более поздних стадиях выявляется распространенная внутрисосудистая агрегация эритроцитов, что неизбежно влечет за собой остановку кровотока в капиллярах. Финал микроциркуляторных расстройств – стаз, т. е. полная блокада кровотока и резкое нарушение барьерной функции микрососудов, что нередко сопровождается кровоизлияниями – выходом эритроцитов через стенку капилляров, которые являются наиболее ранимыми. Артериоловенулярные анастомозы более устойчивы к расстройствам микроциркуляции и проявляют тенденцию к сохранению кровотока даже в условиях распространения стаза на значительную часть микроциркуляторного русла.

Расстройства микроциркуляции лежат в основе большого числа заболеваний, поэтому при их лечении необходимо восстановление функций микрососудов с помощью различных лекарственных средств.

Автор: Ольга Гурова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, доцент кафедры анатомии человека РУДН

По материалам www.medweb.ru

Добавить комментарий