Журнал "Здоровье" №3 (99) 1963

Мозговой барьер

Профессор Г. Н. Кассиль

Рисунки С. Каплана

Казалось, все началось с пустяка, с незаметной ранки. Разве только гвоздь, оцарапавший ладонь совершенно здорового, полного сил и энергии человека, был покрыт ржавчиной и долго пролежал в земле. Руку перевязали, а через несколько дней человек почувствовал себя плохо. Врача вызвали слишком поздно, когда начались судороги, охватившие все тело, когда мышцы одеревенели и лицо исказилось каким-то чудовищным, не то смехом, не то плачем.

Столбняк… Противостолбнячную сыворотку вводили в огромных количествах и она — так было написано во всех специальных руководствах — должна была помочь, но… не помогла. Какие-то механизмы, давно проверенные, хорошо изученные, на этот раз не сработали.

Почему же так все произошло?

Эксперимент был поставлен во втором десятилетии нашего века. Белому кролику ввели в вену довольно большое количество синей краски, так называемой трипановой сини. Тело кролика посинело. Синими стали уши, глаза, губы, лапы. Когда животное вскрыли, то оказалось, что трипановая синь проникла во все органы — в мышцы, печень, легкие, почки, кишечник. Одни ткани содержали больше краски, другие — меньше. Краска не проникла только в мозг.

И теперь, повторяя опыт, как бы тщательно мы ни осматривали белый, оставшийся неокрашенным мозг синего кролика, ни одной крупинки краски мы в нем не находим. Краска в мозг не проникает. На своем пути она встречает препятствие, которое мешает ей попасть в нервные клетки или в спинномозговую жидкость, омывающую головной и спинной мозг.

Многие исследователи в разных лабораториях повторяли этот классический опыт. Вместо трипановой сини животным вводили самые разнообразные вещества — краски, соли, лекарства, гормоны, яды, радиоактивные изотопы. Оказалось, что одни вещества свободно переходят из крови в центральную нервную систему, другие — почти полностью задерживаются, третьи — проникают в минимальных количествах и могут быть обнаружены в мозгу и спинномозговой жидкости только с помощью очень тонких методов исследования.

Между кровью и центральной нервной системой находится своеобразный физиологический механизм, охраняющий мозг изнутри, со стороны крови, точно так же, как от всяких внешних воздействий его охраняет прочный костный скелет — череп и позвоночный столб.

Мозговой или, как его называют ученые, гемато-энцефалический барьер защищает центральную нервную систему от всевозможных чужеродных и ядовитых веществ, проникших в кровь и способных повредить необычайно чувствительные нервные клетки головного и спинного мозга или разрушить их. Барьер не пропускает из крови различные яды, которые нередко образуются в организме при многих заболеваниях или случайно попадают в ток крови, например при отравлениях.

Синие кролики позволили ученым открыть в организме человека и животных очень важный защитный механизм.

Вирусные энцефалиты, столбняк, прогрессивный паралич… Как трудно, подчас невозможно бороться за жизнь и здоровье людей, в мозг которых проник возбудитель болезни.

При определенных условиях, например при гриппе, хроническом алкоголизме, вирусы сравнительно легко находят путь в мозг и спинномозговую жидкость. Туда могут проникнуть токсин столбняка, бледная спирохета — возбудитель сифилиса. Но лекарства, которые уничтожают вирус, нейтрализуют столбнячный яд, убивают спирохету, почти не могут попасть в мозг. Все, чем гордится современная наука, что было создано десятилетиями упорного труда многих тысяч ученых, все это оказывается бессильным перед врагом, засевшим в нервной ткани. Каждый раз он как бы отгораживается от всего организма непроницаемой преградой, стеной, через которую почти не проходят ни антибиотики и сульфаниламидные препараты, ни лечебные сыворотки.

С тех пор как была изготовлена противостолбнячная сыворотка, число заболеваний столбняком резко снизилось. Эта сыворотка, вовремя введенная при ранениях, предохраняет от заболевания столбняком, а во многих случаях и излечивает его, если болезнь своевременно распознана и начато ее лечение. Однако, несмотря на широкое профилактическое применение сыворотки, угроза столбнячной инфекции полностью еще не изжита. Это показал многолетний врачебный опыт.

Если столбняк развился, если его яд, так называемый столбнячный токсин, проник в мозг и зафиксировался нервными клетками, введение сыворотки в кровь во многих случаях не спасает больного. На пути сыворотки становится гемато-энцефалический барьер, и человек погибает, хотя организм его переполнен защитными веществами — антителами, способными обезвредить весь токсин, накопившийся в нервных клетках. Но столбнячный яд находится по одну сторону барьера, а противоядие — по другую. То же происходит и при некоторых формах энцефалита. Организм располагает всеми средствами, необходимыми для полного уничтожения вируса в крови и тканях, но не может подвести их к нервной клетке, где живет и размножается возбудитель болезни.

Мозговой барьер защищает нашу нервную систему от попавших в организм ядов или образовавшихся в процессе тканевого обмена ядовитых веществ, но попутно и задерживает лекарства, необходимые для уничтожения инфекции, проникшей в мозг.

Когда же мозговой барьер по какой-либо причине, например под влиянием неумеренного потребления спиртных напитков, теряет свои защитные свойства и сквозь него, как сквозь сито, начинают проникать в мозг вещества, отравляющие его клетки и изменяющие нормальную их деятельность, то могут развиться нервные и психические болезни, может нарушиться умственная деятельность человека.

Одно время у некоторых исследователей создалось впечатление, что мозг окружен какой-то «решеткой», мелкопористой тканью, сквозь которую молекулы одних веществ протискиваются, а молекулы других — застревают. Понадобилось немало лет и немало экспериментов, чтобы опровергнуть такого рода представления.

Химический состав и основные свойства крови здорового человека меняются мало. Внутренняя среда организма — кровь и тканевая (межклеточная) жидкость — сохраняет постоянство, что, по меткому выражению знаменитого французского физиолога Клода Бернара, «является условием свободной жизни». Человек может находиться в самых различных условиях, подниматься в космическое пространство, опускаться на дно моря, пикировать в самолете, стоять у раскаленного горна, жить в Арктике и на экваторе. Изменение внешней среды не отражается или, вернее, почти не отражается на состоянии внутренней среды.

В регуляции химического состава крови участвует ряд органов и физиологических систем. За миллионы лет своего существования организм человека и животного выработал множество сложнейших приспособительных механизмов, от взаимодействия которых зависят неизменность внутренней среды и бесперебойная, слаженная деятельность всех органов и тканей.

Среди этих механизмов немаловажное значение имеют так называемые тканевые барьеры, расположенные между кровью и межклеточной жидкостью органов. Исследования показали, что тканевые барьеры регулируют переход из крови в ткань органа питательных веществ, необходимых для его жизнедеятельности. Одновременно они способствуют быстрому удалению из органа уже использованных продуктов, отходов производства, если можно так сказать.

Мозговой барьер также является тканевым барьером; правда, он устроен сложнее других. И это понятно: ведь и «ответственности» у него, пожалуй, несколько больше, так как он охраняет наиболее важный и наиболее чувствительный ко всякого рода воздействиям орган, без которого жизнь высших организмов вообще немыслима.

И в мышечной ткани, и в тканях различных внутренних органов, и в мозгу находятся тончайшие разветвления кровеносных сосудов — капилляры. Их стенки проницаемы для одних веществ и почти непроницаемы для других. Они-то и являются первой линией обороны, передовыми форпостами тканевых барьеров.

Барьерными функциями обладает также соединительная ткань, окружающая капилляры, а в мозгу — нервное сплетение, известное под названием глия. По своему строению капилляры мозга отличаются от капилляров других органов. Стенки их окружены несколькими слоями ткани и служат надежной преградой между кровью и лежащими в глубине мозга нервными клетками. Глия представляет собой уже вторую линию обороны, а оболочка самой нервной клетки — третью. Таких линий обороны в мозгу много.

Для центральной нервной системы постоянство внутренней среды имеет исключительно важное значение. Нервные клетки, больше чем какие-либо другие, чувствительны к изменениям в составе и свойствах окружающей их тканевой жидкости.

Гемато-энцефалический барьер как верный часовой охраняет спинномозговую жидкость от всяческих колебаний и возможных изменений. Он активно участвует в питании головного и спинного мозга и обеспечивает поступление в центральную нервную систему питательных веществ в том количестве, которое необходимо для ее нормальной жизнедеятельности. Не больше и не меньше!

Конечно, мозговой барьер, как и другие тканевые барьеры, не является каким-то независимым, изолированным образованием в организме. Чутко и быстро отзываясь на изменения во внутренней среде мозга, на сигналы, поступающие из нервных центров и с периферии, барьер меняет в зависимости от условий свою проницаемость, повышает и понижает ее, регулируя питание мозговых клеток.

Когда в спинномозговой жидкости накапливаются в избытке какие-либо вещества, миллионы чувствительных нервных образований — рецепторов, разбросанных в стенках сосудов, в оболочках мозга, в нервной ткани, — сигнализируют о нарушении равновесия. И тотчас же центральная нервная система посылает клеткам, из которых складываются барьерные механизмы мозга, распоряжения: уменьшить проницаемость, ускорить «очищение» спинномозговой жидкости от одних веществ, задержать удаление из нее других. Основная задача мозгового барьера — регулировать питание и обмен веществ в центральной нервной системе. Но когда в крови появляются вещества, способные нарушить деятельность нервных клеток, когда, например, экспериментатор ввел животному в кровь какое-либо чужеродное вещество или человек отравился каким-то ядом, вступает в действие защитная функция барьера.

Огромный экспериментальный материал, накопленный в разных лабораториях и клиниках мира, показывает, что гемато-энцефалический барьер как бы оберегает мозг человека и животных от всевозможных случайностей, создает для нервных клеток постоянные и не изменяющиеся условия, не пропускает в нервную систему различные яды, которые могут оказаться для нее смертельными. Точная и бесперебойная работа многочисленных нервных клеток, умственная деятельность, психика, настроение, здоровье нередко зависят от состояния гемато-энцефалического барьера.

Способность барьера избирательно пропускать в центральную нервную систему одни вещества и задерживать другие, совершенно поразительная его приспособляемость к требованиям нервных клеток, тончайшее регулирование состава и свойств внутренней среды мозга — все это очень важно не только для мозга, но и для всего организма в целом.

Барьер — не крепостная стена и не дверь, запертая на замок. Это очень тонко реагирующий физиологический механизм, изменяющий свои свойства в зависимости от условий и потребностей организма.

В течение многих лет ученые изучали влияние различных воздействий на состояние барьера. Оказалось, что проницаемость его может изменяться под влиянием самых разных причин. Она увеличивается при голодании и недостатке кислорода, под влиянием различных гормонов, после хирургического удаления некоторых желез внутренней секреции, при значительном повышении температуры тела или резном ее падении. Многие инфекционные заболевания, беременность, травма, наркоз в какой-то степени изменяют функции мозгового барьера и способствуют тому, что некоторые ядовитые вещества поступают из крови в мозг.

И все же один факт остается бесспорным. Во многих случаях необходимо нарушить мозговой барьер, обойти его во что бы то ни стало, проникнуть в центральную нервную систему.

Иногда лекарственные вещества удается вводить непосредственно в мозг, вернее, в спинномозговую жидкость, минуя барьер. Если животному ввести столбнячный токсин, через несколько дней разовьется столбняк. Вливание огромных количеств лечебной сыворотки в кровь не спасет животное. Но достаточно ввести сыворотку непосредственно в спинномозговую жидкость, как наступает улучшение. Столбнячный токсин, связанный с нервными клетками, становится доступным антителам, содержащимся в сыворотке.

Экспериментальные исследования позволили значительно усовершенствовать лечебную практику. Лечение столбняка «обходным маневром», инъекцией сыворотки в спинномозговую жидкость в настоящее время дает прекрасные результаты. При других инфекционных заболеваниях, например некоторых формах менингита, энцефалитах, сифилисе мозга и других, введение лечебных сывороток, антибиотиков и лекарственных препаратов непосредственно в спинномозговой канал спасает больных от верной гибели.

В последние годы для лечения заболеваний, вызванных нарушением нормальной деятельности мозговых центров, нередко применяется разработанный советскими специалистами метод ионогальванизации слизистой оболочки носа. Определенные лекарства вводятся с помощью гальванического тока в слизистую оболочку носа. При таком способе введения они как бы «проталкиваются» в мозг и спинномозговую жидкость, обходя гемато-энцефалический барьер и оказывая непосредственное действие на нервные клетки.

Учение о мозговом барьере широко разрабатывается в отечественных и зарубежных лабораториях. Оно тесно связано с наиболее важными проблемами физиологии и медицины — питанием центральной нервной системы, вопросами старения, проблемой сна и бодрствования, инфекционными заболеваниями головного и спинного мозга, действием лекарств на мозг, проблемой шока и т. д. Это учение открывает перед исследователями новые пути и направляет их мысль в сторону исключительно важных, но пока еще далеко не решенных вопросов здоровья и болезни людей.