Aivot ovat kallisarvoisia, ja evoluutio on tehnyt paljon töitä suojellakseen sitä vaurioilta. Ilmeisin on 7 mm paksu kallo, mutta aivoja ympäröi myös suojaneste (aivojen ja selkärangan – aivojen ja selkärangan) ja suojaava kalvo, jota kutsutaan aivokalvoksi. Molemmat tarjoavat lisäsuojaa fyysisiä vammoja vastaan. 
Toinen suojaava elementti on veri-aivoeste. Kuten nimestä voi päätellä, tämä on este aivojen verisuonten (kapillaarien) ja solujen ja muiden aivokudoksen muodostavien komponenttien välillä. Kallo, aivokalvot ja aivo-selkäydinneste suojaavat fyysisiltä vaurioilta, mutta veri-aivoesteet suojaavat sairauksia aiheuttavilta taudinaiheuttajilta ja myrkkyiltä, joita veressä voi olla.
Veri-aivo-este löydettiin 1800-luvun lopulla, kun saksalainen lääkäri Paul Ehrlich ruiskutti väriainetta hiiren verenkiertoon. Yllätykseksi väriaine tunkeutui kaikkiin kudoksiin paitsi aivoihin ja selkäytimeen. Vaikka tämä osoitti, että aivojen ja veren välillä oli este, vasta 1960-luvulla tutkijat pystyivät käyttämään riittävän voimakkaita mikroskooppeja veri-aivoesteen fyysisen kerroksen määrittämiseksi.
Tunnemme nyt avaimen rakenteen Esteen muodostavan veri-aivoesteen osa on ”endoteelin tiukka liitos”. Endoteelisolut reunustavat kaikkien verisuonten sisäpuolta. Veri-aivoesteen muodostavissa kapillaareissa endoteelisolut kiilautuvat erittäin lähelle toisiaan, muodostaen niin kutsutut tiukat liitokset.
Tiukka aukko sallii vain pienten molekyylien, rasvaliukoisten molekyylien ja joidenkin kaasujen kulkeutumisen vapaasti kapillaariseinän läpi aivokudokseen. Jotkut suuremmat molekyylit, kuten glukoosi, voivat pääsy kuljettajaproteiinien kautta, jotka toimivat kuin erityiset ovet, jotka avautuvat vain tietyille molekyyleille.
Verisuonen endoteelisolujen ympärillä on veri-aivoesteen muita komponentteja, jotka eivät ole tiukasti mukana pysähtymisessä. asiat ge verestä aivoihin, mutta jotka kommunikoivat solujen kanssa, jotka muodostavat esteen muuttaa veri-aivoesteen valikoivuutta.
Miksi sitä tarvitaan?
veri-aivoesteen tarkoituksena on suojata kiertäviltä toksiineilta tai patogeeneiltä, jotka voivat aiheuttaa aivoinfektioita, samalla kun elintärkeät ravintoaineet pääsevät aivoihin.
Sen toinen tehtävä on auttaa ylläpitämään suhteellisen vakaan hormonit, ravinteet ja vesi aivoissa – vaihtelut, jotka voivat häiritä hienosti viritettyä ympäristöä.
Joten mitä tapahtuu, jos veri-aivoesteet vahingoittuvat tai jotenkin vaarantuvat?
Yksi yleinen tapa tapahtuu bakteeri-infektion kautta, kuten meningokokkitaudissa. Meningokokkibakteerit voivat sitoutua endoteelin seinämään aiheuttaen tiukkojen liitosten avaamisen hieman. Tämän seurauksena veri-aivoestelmä muuttuu huokoisemmaksi, jolloin bakteerit ja muut toksiinit voivat tartuttaa aivokudoksen, mikä voi johtaa tulehdukseen ja joskus kuolemaan.
Uskotaan myös, että veri-aivoesteen toiminta voi lasku muissa olosuhteissa. Esimerkiksi multippeliskleroosissa viallinen veri-aivoeste antaa valkosolujen tunkeutua aivoihin ja hyökätä toimintoihin, jotka lähettävät viestejä yhdestä aivosolusta (neuronista) toiseen. Tämä aiheuttaa ongelmia hermosolujen signaalien välityksellä toisilleen.
Milloin meidän on päästävä sen läpi?
Veri-aivoesteet estävät yleensä erittäin tehokkaasti ei-toivottujen aineiden pääsyn aivot, joilla on haittapuoli. Suurin osa mahdollisista lääkehoidoista ei helposti ylitä estettä, mikä on valtava este mielenterveyden ja neurologisten häiriöiden hoidolle.
Yksi mahdollinen tapa kiertää ongelma on ”huijata” veri-aivoesteet sallimaan Tämä on niin kutsuttu troijalainen hevonen-lähestymistapa, jossa lääke sulautetaan molekyyliin, joka voi kuljettaa veri-aivoesteen kuljettajaproteiinin kautta.
Erilainen lähestymistapa on väliaikaisesti avaa veri-aivoesteen ultraäänellä.
Alzheimerin tautia sairastavassa hiiressä osoitimme, että ultraäänen käyttö veren ja aivojen esteen avaamiseksi voi parantaa kognitiota ja vähentää aivoihin kertyvien myrkyllisten plakkien määrää. Uskomme, että tämä voi olla johtuu ultraäänen kyvystä yhdessä ruiskutettujen kaasumikrokuplien kanssa avata väliaikaisesti ja turvallisesti veri-aivoesteen päästää suojaavia veren välittämiä tekijöitä sisään. On tärkeää, että tämä lähestymistapa ei vahingoittanut aivoja.
Uudessa tutkimuksessa olemme osoittaneet, että avaamalla veri-aivoesteen väliaikaisesti, ultraääni päästää enemmän terapeuttista vasta-ainetta aivoihin, mikä parantaa Alzheimerin taudin kaltaista patologiaa ja kognitiota enemmän kuin käytettäessä ultraääntä tai vasta-ainelääke erillään.
Ultraääni on siksi lupaava työkalu normaalin erittäin hyödyllisen, mutta toisinaan ongelmallisen veri-aivoesteen väliaikaiseen ja turvalliseen voittamiseen. Sitä voidaan käyttää parantamaan lääkkeiden kulkeutumista aivoihin ja tekemään näin Alzheimerin ja muiden aivosairauksien hoidoista kustannustehokkaampia.