Mozek je drahocenný a jeho ochrana před poškozením prošla evolucí. Nejviditelnější je naše 7 mm silná lebka, ale mozek je také obklopen ochrannou tekutinou (mozkomíšní – mozek a páteř) a ochrannou membránou zvanou mozkové pleny. Oba poskytují další obranu proti fyzickému zranění. 
Dalším ochranným prvkem je hematoencefalická bariéra. Jak název napovídá, jedná se o bariéru mezi mozkovými krevními cévami (kapilárami) a buňkami a dalšími složkami, které tvoří mozkovou tkáň. Zatímco lebka, mozkové pleny a mozkomíšní mok chrání před fyzickým poškozením, hematoencefalická bariéra poskytuje obranu proti choroboplodným patogenům a toxinům, které se mohou v naší krvi vyskytovat.
Byla objevena hematoencefalická bariéra na konci 19. století, kdy německý lékař Paul Ehrlich injikoval barvivo do krevního oběhu myši. K jeho překvapení barvivo proniklo do všech tkání kromě mozku a míchy. I když to ukázalo, že mezi mozkem a krví existuje bariéra, teprve v 60. letech 20. století mohli vědci použít mikroskopy dostatečně silné k určení fyzické vrstvy hematoencefalické bariéry.
Nyní známe klíčovou strukturu hematoencefalickou bariérou, která bariéru nabízí, je „těsné spojení endotelu“. Endoteliální buňky lemují vnitřek všech krevních cév. V kapilárách, které tvoří hematoencefalickou bariéru, jsou endotelové buňky zaklíněny extrémně blízko u sebe a tvoří tzv. těsné spoje.
Těsná mezera umožňuje, aby pouze malé molekuly, molekuly rozpustné v tucích a některé plyny volně procházely kapilární stěnou a do mozkové tkáně. Některé větší molekuly, jako je glukóza, mohou získejte vstup prostřednictvím transportních proteinů, které fungují jako speciální dveře, které se otevírají pouze pro konkrétní molekuly.
Okolní endoteliální buňky cévy jsou dalšími složkami hematoencefalické bariéry, které nejsou striktně zapojeny do zastavení věci ge z krve do mozku, ale které komunikují s buňkami, které tvoří bariéru, aby změnily, jak selektivní je hematoencefalická bariéra.
Proč ji potřebujeme?
Účel hematoencefalická bariéra má chránit před cirkulujícími toxiny nebo patogeny, které by mohly způsobit mozkové infekce, a současně umožnit životně důležité živiny dostat se do mozku.
Další funkcí je pomáhat udržovat relativně konstantní hladiny hormony, živiny a voda v mozku – výkyvy, které by mohly narušit jemně vyladěné prostředí.
Co se tedy stane, když je hematoencefalická bariéra poškozena nebo nějak narušena?
Jeden běžný k tomu dochází bakteriální infekcí, jako u meningokokové choroby. Meningokokové bakterie se mohou vázat na stěnu endotelu a způsobit mírné otevření těsných spojů. Výsledkem je, že hematoencefalická bariéra se stává poréznější, což umožňuje bakteriím a dalším toxinům infikovat mozkovou tkáň, což může vést k zánětu a někdy ke smrti.
Rovněž se předpokládá, že funkce hematoencefalické bariéry může pokles v jiných podmínkách. Například u roztroušené sklerózy vadná hematoencefalická bariéra umožňuje bílým krvinkám infiltrovat mozek a napadat funkce, které odesílají zprávy z jedné mozkové buňky (neuronu) do druhé. To způsobuje problémy s tím, jak si navzájem signalizují neurony.
Kdy to musíme projít?
hematoencefalická bariéra je obecně velmi účinná při zabránění přístupu nežádoucích látek k mozek, který má nevýhodu. Drtivá většina možných léčebných postupů snadno nepřekročí bariéru, což představuje obrovskou překážku při léčbě duševních a neurologických poruch.
Jedním z možných způsobů řešení tohoto problému je „oklamat“ hematoencefalickou bariéru tak, aby průchod léku. Jedná se o tzv. přístup k trojským koním, při kterém je lék fúzován s molekulou, která může procházet hematoencefalickou bariérou prostřednictvím transportního proteinu.
Jiný přístup je dočasný otevřete hematoencefalickou bariéru pomocí ultrazvuku.
U myší s Alzheimerovou chorobou jsme prokázali, že použití ultrazvuku k otevření hematoencefalické bariéry může zlepšit poznání a snížit množství toxického plaku, který se hromadí v mozku. Myslíme si, že to může být díky schopnosti ultrazvuku v kombinaci s injektovanými plynovými mikrobublinami dočasně a bezpečně otevřít hematoencefalická bariéra, která propouští ochranné faktory přenášené krví. Důležité je, že tento přístup nepoškodil mozek.
V nové studii jsme prokázali, že dočasným otevřením hematoencefalické bariéry umožňuje ultrazvuk více terapeutické protilátky do mozku, což zlepšuje patologii a poznávání podobné Alzheimerově chorobě více než při použití ultrazvuku nebo izolovaná protilátka.
Ultrazvuk je proto slibným nástrojem k dočasnému a bezpečnému překonání normálně velmi užitečné, ale někdy problematické hematoencefalické bariéry. Lze jej použít ke zlepšení dodávek léků do mozku, a tím zefektivnit léčbu Alzheimerovy choroby a dalších onemocnění mozku.