ポストさんてん日記

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脳を守る脳関門とは

[ 2019/12/23 (月) ]
脳の勉強ノート、第4弾です。
生理学関係のいくつかのエントリーに脳関門という言葉が出てきます。
脳が働くために必要な酸素ブドウ糖(グルコース)、肝臓で脂肪酸から作られるケトン体、一部のアミノ酸やビタミン(主に脂溶性ビタミン)の他、アルコールカフェインニコチンなどは血液脳関門を通過できる一方で、分子量が大きな物質は通過できないとのことです。
脳関門を通過できるのは分子量が500以下の物質と言われているようです。

脳関門について勉強した結果、今までは、脳の入り口で血管に何らかのゲートのようなものがあるといったイメージを持っていましたが、全く違っていました。

目次

1.毛細血管の一般的なイメージ
2.血液脳関門(BBB:Blood Brain Barrier)の概要
3.グリア細胞は4 種類

本題の前に
1.毛細血管の一般的なイメージ

血液は、動脈→細動脈→毛細血管→細静脈→静脈という流れで体中をめぐる。
毛細血管の壁は、内皮細胞からできている薄い壁。壁の細胞のすきまを通して、血管内の血液と外の組織との間で、栄養素、酸素、二酸化炭素、老廃物などの物質交換が行われる。
毛細血管02
出典:MSDマニュアル家庭版

毛細血管01
出典:日本大百科全書(ニッポニカ)

脳の毛細血管も上記と同様。
毛細血管

脳の血液供給は、酸素や栄養を含んだ圧の高い動脈血が、毛細血管を介して脳の細胞に分配され、その後に脳の細胞から二酸化炭素や老廃物を圧の低い静脈血として心臓へ戻る循環動態が正常のパターン。毛細血管は圧の高い動脈血から圧の低い静脈血へと移行する際の物質の交換場所であると同時に動脈系と静脈系の圧差を調整する緩衝作用がある。

脳の毛細血管が他と違うお話は以下に。

2.血液脳関門(BBB:Blood Brain Barrier)の概要
脳関門01
出典:Newton

図でグリア細胞とあるのはアストロサイト(後述)

ヒトの脳は体重のわずか2%程度の重さだが、心臓を流れ出る血流のうち、15%ほどが脳を循環しており、脳は絶えず酸素や栄養物質、ホルモンをはじめとする体内の状況を知らせる物質などを血液から受け取り活動している。脳の血管には有害な物質に脳が曝されないようにする障壁(バリア)が特に発達しており、この機能は血液脳関門と呼ばれている。

脳以外の部位の毛細血管では、細胞の間にすき問があるため、血管内にある有害物質などが血管外にもれ出てしまう。
一方、脳の毛細血管にはすき間がなく、さらにまわりがグリア細胞(アストロサイト)でおおわれているため、血管内の有害物質などはほとんど外に出られない。

脳が働くために必要な糖、アミノ酸やビタミンの一部などの栄養素は、脳関門にあるトランスポーターを巧みに利用して脳脊髄液に入りニューロンまで到達できる。また、脳の中で使われて不要となった老廃物は、脳関門にある汲み出しポンプ(トランスポーター)によって血液中に掃き出される。このように、脳関門は物質の出入りを完全に制限しているわけではなく、物質の種類によって出入りを許可するような、物質選択性をもったセキュリティシステムの役目を果たしている。
一方、脳の治療医療では、脳関門の存在によって薬物が脳に届かないことが問題になる。

脳室の周囲には、脳室周囲器官という神経内分泌系や自律神経の中枢が存在するが、そこには脳関門はない。これは、これらの組織が分泌するホルモンなどの物質を全身に運ぶ必要があるため。
脳室とは、脳の中心部にある左右一対の空間。脳脊髄液で満たされている。40歳ごろになると、病気でなくとも加齢とともに脳が萎縮して脳室は大きくなる。

血液脳関門以外に、
  • 脳には血液脳脊髄液関門(Blood-Cerebrospinal Fluid Barrier、BCSFB)、
  • 網膜には血液網膜関門(Blood-Retinal Barrier、BRB)
があり、これらが脳や網膜へ必要な物質以外の異物が簡単に入らないようにしている。
【参考】
薬物の脳への移行(薬学、これでOK!)
脳へ薬剤を送りこめ~「脳関門」をどう突破するか(石田雅彦 Yahoo!個人 2018/6/21)

3.グリア細胞は4 種類

我々の脳は1000億個以上のニューロンと、その10倍以上ものグリア細胞から成り立っている。グリア細胞は、ニューロンの生存や発達機能発現のための脳内環境の維持と代謝的支援を行っている。
グリア:gliaは膠にかわや糊を意味する英語:glueと同じ語源で、文字通りニューロンとニューロンをくっつける役割をしている細胞

グリア細胞は4種類にに分類される。
  • アストロサイト(Astrocyte)
    脳関門をつくっているのがこれ。突起が枝を広げ脳の空間を満たしている。
  • オリゴデンドロサイト(Oligodendrocyte)
  • 上衣細胞(Ependymal cell)
  • ミクログリア(Microglia)

本項については、奥が深そうで、ここまでです。

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[ 2019/12/23(月) ] カテゴリ: 脳の勉強ノート | CM(0)
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