Григорий Кассиль - Внутренняя среда организма
Сифилис мозга, прогрессивный паралич, инфекционные и вирусные энцефалиты, менингиты, столбняк, кто не слышал об этих заболеваниях центральной нервной системы?
Бледная спирохета, возбудитель сифилиса, проникла в мозг и все, чем гордится наука, все, что было создано десятилетиями упорного труда многих тысяч ученых, не в силах подчас справиться с патологическим процессом, поразившим клетки нервной системы.
Весь арсенал противосифилитических средств не проникает сквозь барьер. Как часто медицина беспомощна в борьбе с этими заболеваниями и остается бессильной, если не найдена возможность нарушить препятствие, закрывающее вход в центральную нервную систему!
Много лет тому назад венский психиатр Вагнер фон Яурегг предложил лечить прогрессивный паралич прививками малярии. Больных, страдающих тяжелыми формами этой болезни, он заражал малярией или возвратным тифом. И состояние их, как правило, улучшалось, наступала ремиссия. Они становились работоспособными и на долгое время возвращались к жизни, к привычным занятиям, к друзьям, к семье.
Потом, в дальнейшем, гораздо позже выяснилось, что малярия влияет на проницаемость гематоэнцефалического барьера и лекарственные вещества начинают проникать в мозг, в котором, как бы «окопалась» бледная спирохета — возбудитель болезни... Но лечение никогда не было полным и никогда не удавалось уничтожить спирохеты, засевшие в мозгу. Гематоэнцефалический барьер лишь приоткрывается, но никогда двери в центральную нервную систему не раскрывались настежь.
Еще больший интерес представляет столбняк, это тяжелое инфекционное заболевание, поражающее центральную нервную систему. С тех пор как была изготовлена противостолбнячная сыворотка, число заболеваний столбняком резко снизилось. Эта сыворотка, своевременно введенная при ушибах, ранениях, предохраняет от заболевания, а во многих случаях и излечивает его, если болезнь распознана и лечение сывороткой начато в самых ранних стадиях болезни. Однако, несмотря на профилактическое применение сыворотки, до сих пор угроза столбнячной инфекции не изжита.
Если же столбняк уже развился, если токсин проник в нервную систему и зафиксирован нервными клетками, сыворотка, введенная в кровь, даже в огромных количествах, не спасет больного. Она не доходит до пораженных столбнячным токсином нервных клеток. Вновь и вновь на пути ее становится гематоэнцефалический барьер, и человек, заразившийся столбняком, может погибнуть, несмотря на то что организм его переполнен антителами, способными обезвредить с избытком весь токсин, накопившийся в нервных клетках.
Но столбнячный яд находится по одну сторону барьера, а противоядие — по другую.
В своих исследованиях мы вливали в кровь собаки или лошади огромное количество противостолбнячной сыворотки, но это не спасало животное от гибели, если в цереброспинальную жидкость вводилась небольшая доза столбнячного токсина. Токсин и антитоксин были разделены гематоэнцефалическим барьером.
Не менее важна и другая функция гематоэнцефалического барьера — очищение внутренней среды мозга от продуктов обмена нервных клеток, т. е. регулирование перехода их в кровь.
Различные вещества как свойственные организму, так и чужеродные, введенные в ликворные пространства, переходят в кровь с различной скоростью, одни быстрее, другие медленнее. При возбуждении центральной нервной системы этот переход ускоряется, при угнетении — замедляется. Как и все другие гистогематические барьеры, барьер между кровью и мозгом действует в двух направлениях: кровь→мозг и мозг→кровь. И, быть может, многие заболевания центральной нервной системы возникают вследствие нарушения «обратной» проницаемости гематоэнцефалического барьера, который начинает задерживать в мозгу накопившиеся в нем продукты клеточного метаболизма или проникшие из крови и задержавшиеся в мозгу ядовитые вещества.
Работы последних лет, в том числе и наши исследования, показали, что гематоэнцефалический барьер не является единым образованием. Скорее он напоминает мозаику из множества взаимосвязанных барьерных механизмов, регулирующих обмен и питание нервных клеток, их ансамблей и отдельных мозговых центров. Представление о множественности барьерных механизмов, или более точно, о системе мозговых барьеров, функционирующих в зависимости от химизма и потребностей определенных нервных образований, получило широкое распространение в литературе, посвященной гематоэнцефалическому барьеру. Вначале речь шла о самостоятельных барьерах между кровью и цереброспинальной жидкостью (гематоликворный барьер), кровью и мозгом (гематоцеребральный барьер), цереброспинальной жидкостью и мозгом (ликвороцеребральный барьер) и т. д. Однако в настоящее время установлено, что различные вещества по-разному проникают из крови в те или другие участки мозга. Примером могут служить данные (рис. 12) из работы советского ученого М. Майзелиса.
Рис. 12. Распределение радиоактивных элементов I131, Sr85, Br32, Ca45, P32 в различных отделах мозга.
1 — кора головного мозга; 2 — оболочки; 3 — белое вещество; 4 — аммонов рог; 5 — гипоталамус; 6 — варолиев мост; 7 — продолговатый мозг; 8 — мозжечок; 9 — подкорка; 10 — гомогенат мозга; 11 — гипофиз; 12 — камерная влага глаза.
Особый интерес представляет наличие в головном мозге «безбарьерных», вернее «внебарьерных», зон, в которые беспрепятственно проникают все введенные в кровь вещества, даже красители типа трипанового синего. К этим зонам относятся гипофиз и воронка, связывающая его с мозгом, небольшие участки ткани мозга, расположенные на дне четвертого желудочка на покрышке Сильвиева водопровода, соединяющего четвертый желудочек с третьим, и в некоторых других особо устроенных участках мозговой ткани. Известно также, что в гипоталамической области, высшем центре регуляции и координации нейрогуморально-гормональных процессов, проницаемость барьера выше, чем в других областях мозга. Так, например, катехоламины проникают из крови только в задний гипоталамус (до 2—3%). При попытке повысить проницаемость гематоэнцефалического барьера введением гипертонических растворов мочевины в сонную артерию поступление норадреналина несколько увеличивается (до 4—5%). Такая особенность имеет важное значение для функций, которые выполняют нервные клетки этой области головного мозга. Для точной и бесперебойной их деятельности необходимо, чтобы к ним своевременно поступала информация обо всех сдвигах во внутренней среде. Лишь при этом система обратной связи и сохранение гомеостаза могут действовать безупречно. Если вещества, содержащиеся в крови, задерживаются барьером, расположенным между кровью и гипоталамусом, реакция нервных клеток запаздывает или вовсе отсутствует. Вещества, беспрепятственно поступающие в не защищенные или менее защищенные барьером участки мозга из крови, позволяют им выполнять функции «триггерных» («пусковых») зон, принимать самостоятельное решение или своевременно сигнализировать в высшие регуляторные центры головного мозга о состоянии внутренней среды организма.
Итак, подведем итог. Гематоэнцефалический барьер активно отбирает из крови необходимые для питания центральной нервной системы вещества. Одновременно он регулирует выведение из внутренней среды мозга продуктов обмена и чужеродных химических соединений.
Путь к решению проблемы избирательности (селективности) гематоэнцефалического барьера лежит в разных планах. Один из них — изучение рефлекторных механизмов, заложенных в основе его деятельности. В структурах мозга, осуществляющих барьерные функции, имеется огромное число хемо-, баро- и осморецепторов, реагирующих на количественные и качественные изменения в составе и свойствах окружающей их микросреды. Они получают информацию о потребностях нервных клеток в энергетических ресурсах, о наличии или отсутствии необходимых для их жизнедеятельности питательных веществ, солях, ферментах, гормонах, витаминах. В ответ, по принципу обратной связи, возникает поток импульсов, которые регулируют проницаемость барьера и тем самым способствуют сохранению или нарушению состава и свойств микросреды нервных клеток и волокон.
При некоторых физиологических и патологических состояниях, сопровождающихся повышением проницаемости гематоэнцефалического барьера, в цереброспинальной жидкости накапливается значительное количество различных химических веществ, влияющих на состояние мозга. В свою очередь, возбужденные или заторможенные клетки центральной нервной системы выделяют в окружающую среду все новые и новые продукты своего обмена веществ (адренергические, холинергические, гистаминергические, серотонинергические соединения). Это способствует в одних случаях распространению возбуждения по всей нервной системе или по определенным ее отделам, в других случаях ее торможению.
