Барьеры внешней и внутренней среды организма (кожа, слизистые оболочки, клеточные мембраны, гисто-гематический и гемато-энцефалический барьеры)

Между кровью и внеклеточным пространством находятся образования, получившие название гистогематических барьеров, отделяющие плазму крови от внеклеточной жидкости разных тканей организма. Последняя отделяется от внутриклеточной жидкости мембранами клеток. Гистогематические барьеры и мембраны клеток обладают избирательной проницаемостью для ионов и органических соединений. Поэтому электролитный и органический составы плазмы крови, внеклеточной и внутриклеточной жидкости различаются между собой.По особенностям проницаемости для белков на уровне кровь — ткань все гистогематические барьеры делят на 3 группы: изолирующие, частично изолирующие и неизолирующие. К изолирующим барьерам относят гематоликворный (между ликвором и кровью), гематонейрональный, гематотестикулярный (между кровью и тестикулами), гематоэнцефалический (между кровью и мозговой тканью) и гематоофтальмический (между кровью и внутриглазной жидкостью), барьер хрусталика глаза. К частично изолирующим относятся барьеры на уровне желчных капилляров печени, коры надпочечников, пигментного эпителия глаза между сосудистой и сетчатой оболочками, щитовидной железы, концевых долек поджелудочной железы и гематоофтальмический барьер на уровне цилиарных отростков глаза. Неизолирующие барьеры хотя и позволяют белку проникать из крови в интер-стициальную жидкость, однако ограничивают его транспорт в микроокружение и цитоплазму паренхиматозных клеток. Такие барьеры существуют в миокарде, скелетных мышцах, мозговом слое надпочечников, околощитовидных железах.Структурным элементом гистогематических барьеров является стенка кровеносных капилляров. Морфологические и функциональные особенности клеток эндотелия капилляров — размер пор в их мембране, наличие фенестр, наличие межклеточного основного вещества, цементирующего щели между эндотелиоцитами капилляров и толщина базальной мембраны определяют проницаемость барьера для воды и растворенных в ней молекул веществ различных размеров и строения. Содержащиеся в крови вещества (вода, кислород, С02, глюкоза, аминокислоты, мочевина и др.) могут проникать через барьер двумя путями: трансцеллюлярно (через клетки эндотелия) и парацеллюлярно (через межклеточное основное вещество).

Трансцеллюлярный транспорт веществ может быть пассивным (т. е. по концентрационному или электрохимическому градиенту без затрат энергии) и активным (против градиента с затратами энергии). Трансцеллюлярный перенос веществ осуществляется и с помощью пиноцитоза, т. е. процесса активного поглощения клетками пузырьков жидкости или коллоидных растворов. Парацеллюлярный транспорт, или перенос веществ через межклеточные щели, заполненные основным веществом, окутывающим волокнистые структуры фибриллярного белка, возможен для молекул разных размеров (от 2 до 30 нм), поскольку в капиллярах размеры межклеточных щелей неодинаковы. Базальная мембрана капилляров разных органов имеет неодинаковую толщину, а в некоторых тканях прерывиста. Эта структура барьера играет роль молекулярного фильтра, пропускающего молекулы определенного размера. В состав базальной мембраны входят гликозаминогликаны, способные уменьшать степень полимеризации и адсорбировать ферменты, повышающие проницаемость барьера. Снаружи в базальной мембране располагаются отростчатые клетки — перициты. Точных сведений о функции этих клеток нет, предполагается, что они выполняют опорную роль и продуцируют основное вещество базальной мембраны.Основные функции гистогематических барьеров — защитная и регуляторная. Защитная функция заключается в задержке барьерами перехода вредных веществ эндогенной природы, а также чужеродных молекул из крови в интерстициальную среду и микроокружение клеток. При этом не только сама сосудистая стенка с ее избирательной проницаемостью, но и ячеисто-коллоидные структуры интерстиция, адсорбируя такие вещества, препятствуют их поступлению в микросреду клеток. Если же произошло проникновение крупномолекулярных чужеродных веществ в интерстициальное пространство и они не подверглись здесь адсорбции, фагоцитозу и распаду, то такие вещества поступают в лимфу, а не в клеточное микроокружение. Лимфа в этом плане представляет собой как бы «вторую линию обороны», поскольку содержащиеся в ней антитела, лимфоциты и моноциты обеспечивают обезвреживание чужеродных веществ.Благодаря регуляторной функции гистогематические барьеры контролируют состав и концентрацию молекул различных соединений в интерстициальной жидкости, изменяя проницаемость барьеров для ионов, питательных веществ, медиаторов, цитокинов, гормонов, продуктов метаблизма клеток. Таким образом гистогематические барьеры регулируют поступление различных веществ из крови в интерстициальную жидкость и своевременный отток продуктов клеточного обмена из межклеточного пространства в кровь. Проницаемость гистогематических барьеров изменяется под влиянием вегетативной нервной системы (например, симпатические влияния уменьшают их проницаемость). Изменяют проницаемость гистогематических барьеров в сторону как увеличения, так и уменьшения циркулирующие в крови гормоны (например, кортикостероиды уменьшают проницаемость гематоэнцефалического барьера), тканевые биологически активные вещества (биогенные амины — серотонин, гистамин, гепарин и др.), ферменты (гиалуронидаза и др.), образуемые как самими эндотелиальными клетками, так и клеточными элементами интерстициального пространства. Например, гиалуронидаза — фермент, вызывающий деполимеризацию гиалуроновой кислоты основного вещества межклеточных пространств. Поэтому при его активации резко повышается проницаемость барьеров; серотонин — снижает их проницаемость, гистамин повышает ее; гепарин — ингибирует гиалуронидазу и в результате уменьшения ее активности снижает проницаемость барьеров; цитокиназы — активизируют плазминоген, и усиливая растворение фибриновых волокон, повышают проницаемость барьера. Повышают проницаемость барьеров метаболиты, вызывающие сдвиг рН в кислую сторону (например, молочная кислота).