The Blood Brain Barrier and Inﬂammation

ABSTRACT

There are fve exchange interfaces between the peripheral circulation (blood), the cerebrospinal ﬂuid (CSF) and the brain: (i) meninges, (ii) blood vessels, (iii) choroid plexuses, (iv) circumventricular organs and (v) ependyma (neuroependyma in embryos). All fve interfaces have distinctive morphological and physiological properties; the frst three are characterised by intercellular tight junctions that provide important structural basis for limiting molecular exchange across their interfaces. Cells that form these interfaces are also sites of extensive exchange mechanisms (transporters) that control entry and exit of a wide variety of molecules into the brain. Secretion of CSF by the choroid plexuses which ﬂows through the ventricular system, and the exchange of substances between the CSF and brain is an important mechanism for the control of the characteristic composition of the brain interstitial ﬂuid. Understanding of the complexity of barrier mechanisms is essential for evaluation of the effects of inﬂammatory conditions affecting the brain, whether in the adult or during development.

INTRODUCTION

It is becoming increasingly apparent that inﬂammation may play a signifcant role in a wide range of neurological disorders, both acute and chronic. The underlying question is to what extent different blood– brain barrier mechanisms may be affected by inﬂammation and whether they are involved in some of these disorders, either as a part of the primary cause or as a secondary consequence.It will thus be essential to have a comprehensive knowledge of these mechanisms in the normal brain as a basis for studying and understanding pathological conditions. However, current understanding of normal mechanisms is incomplete, many questions remain unanswered, and the feld requires much further work. Historically “blood–brain barrier” is an old term dating back nearly a hundred years. It was frst used by Lena Stern (“barrière hémato- encéphalique”, [105]) although most in the literature attribute it to Ehrlich [34], Lewandowsky [66] or Goldmann [43]; none of whom actually used the term (see [95]). “Blood–brain barrier” was generally used, and still is by some to this day, solely to describe a structural mechanism preventing entry of substances into the brain, originally illustrated by the use of dyes administered parenterally. Stern herself, perhaps because of her training as both a medical doctor and physiologist, appreciated that the “barrier” had much wider functional implications. This was not fully appreciated until the second half of the twentieth century .

چکیده

رابطهای تبادل چربی بین گردش خون محیطی (خون)، فلور مغزی نخاعی (CSF) و مغز: (i) meninges، (ii) رگهای خونی، (iii) پیوندهای کروئید، (iv) اندامهای دوران دور و (v) اپندیما (نوروپدانس در جنین). تمام رابطهای fv دارای خصوصیات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی هستند؛ سه بعدی توسط اتصالات تنگ بین سلولی مشخص می شود که پایه های ساختاری مهمی را برای محدود کردن مبادله مولکولی در میان اینترفیس هایشان فراهم می کنند. سلول هایی که این رابط ها را تشکیل می دهند نیز مکان هایی از مکانیزم های مبادله گسترده (حمل کننده ها) هستند که ورود و خروج مولکول های متنوع زیادی را در مغز کنترل می کنند. تثبیت CSF توسط سلولهای کورئید که از طریق سیستم بطن چپ جریان می یابد و مبادله مواد بین CSF و مغز یک مکانیزم مهمی برای کنترل ترکیب مشخصی از جریان بینابینی مغز است. شناخت پیچیدگی مکانیسم های مانع برای ارزیابی اثرات شرایط فلوم مغزی که در مغز، چه در بزرگسالان و چه در طول توسعه، ضروری است.

مقدمه

در حال تبدیل شدن به طور فزاینده ای آشکار است که در جریان ممکن است نقش مهمی در طیف گسترده ای از اختلالات عصبی، هر دو حاد و مزمن بازی کند. سؤال اصلی این است که تا چه حد می توان مکانیزم های مختلف مانع سکته مغزی را تحت تأثیر قرار داد و اینکه آیا آنها در برخی از این اختلالات نقش دارند یا به عنوان بخشی از علت اولیه یا به عنوان یک نتیجه ثانویه. بنابراین لازم است یک دانش جامع از این مکانیسم ها در مغز طبیعی به عنوان پایه ای برای مطالعه و درک شرایط پاتولوژیک. با این حال، درک فعلی مکانیسم های طبیعی، ناقص است، بسیاری از سوالات بدون جواب باقی می مانند، و این فلو نیاز به کار بیشتر دارد. از لحاظ تاریخی “مانع خونریزی مغزی” یک واژه قدیمی است که تقریبا صد سال طول می کشد. این امر توسط لنا استرن (Barrière Hémato-encéphalique) [105] مورد استفاده قرار گرفته است)، اگر چه بیشتر در ادبیات آن را به Ehrlich [34]، Lewandowsky [66] و یا Goldmann [43]؛ هیچ کدام از آنها اصطلاحی را استفاده نمی کنند (نگاه کنید به [95]). “مانع خون مغزی” به طور کلی مورد استفاده قرار گرفت و هنوز هم تا به امروز، به منظور توصیف یک مکانیزم ساختاری جلوگیری از ورود مواد به مغز، که در اصل با استفاده از رنگ های تزریق شده به صورت تزریقی نشان داده می شود. خود سارتر، شاید به خاطر آموزش او به عنوان یک پزشک و فیزیولوژیست، قدردانی کرد که “مانع” دارای معانی گسترده ای بود. این تا نیمه دوم قرن بیستم به طور کامل قدردانی نشد.

Year: 2016

Publisher: SPRINGER

By : Ruth Lyck, Gaby Enzmann