КРВНО-МОЗОЧНА БАРИЕРА

1. Вовед и дефиниција

Крвно-мозочната бариера (КМБ) е специјализирана физиолошка бариера што ја одделува крвта од мозочното ткиво и го регулира преминувањето на супстанциите од крвотокот во централниот нервен систем (ЦНС). Таа претставува еден од најважните механизми за одржување на стабилна внатрешна средина во мозокот, неопходна за нормално функционирање на невроните и глијалните клетки. Мозокот е исклучително чувствителен на промени во концентрацијата на јоните, невротрансмитерите, хранливите материи и другите хемиски супстанции. Дури и релативно мали промени во составот на екстрацелуларната течност на мозокот можат да ја нарушат електричната активност на невроните, синаптичкото пренесување и нормалното функционирање на нервниот систем. Поради тоа, мозокот не може да биде изложен на неконтролирани промени во составот на крвната плазма. Крвно-мозочната бариера обезбедува селективна пропустливост, односно овозможува преминување на потребните супстанции, а го ограничува влезот на многу потенцијално штетни материи. Основната функција на крвно-мозочната бариера е да ја одржува хомеостазата на мозочното ткиво преку селективно регулирање на размената меѓу крвта и централниот нервен систем. Крвно-мозочната бариера не е едноставна механичка преграда. Таа е динамичен, метаболички активен систем кој постојано реагира на физиолошките потреби на мозокот, воспалителните процеси, метаболичките промени и сигналите од нервните и имунолошките клетки.

2. Анатомска градба на крвно-мозочната бариера

Крвно-мозочната бариера се наоѓа главно на нивото на ендотелните клетки што ги обложуваат мозочните капилари. Нејзината функција зависи од тесната структурна и функционална поврзаност меѓу крвните садови и клетките на нервното ткиво. Главните структурни компоненти се:

• Ендотелни клетки на мозочните капилари.
• Тесни меѓуклеточни врски (tight junctions).
• Базална мембрана.
• Перицити.
• Астроцити.
• Неврони и други клетки што учествуваат во регулацијата на невроваскуларната единица.

2.1. Ендотелни клетки

Ендотелните клетки формираат внатрешна обвивка на крвните садови. Во мозочните капилари тие имаат посебни карактеристики што ги разликуваат од ендотелните клетки во многу други органи. Најважни карактеристики се:

• Многу тесни меѓуклеточни врски.
• Мала пропустливост за супстанции што се растворливи во вода.
• Релативно мала активност на неселективниот везикуларен транспорт, односно трансцитоза.
• Присуство на специфични транспортни протеини.

Присуство на механизми за активно исфрлање на одредени материи од мозочното ткиво кон крвта. Ендотелните клетки не се само пасивна бариера. Тие активно учествуваат во транспортот на гликозата, аминокиселините, јоните и другите супстанции потребни за метаболизмот на нервното ткиво.

2.2. Тесни меѓуклеточни врски (tight junctions)

Тесните меѓуклеточни врски се специјализирани протеински комплекси што ги поврзуваат соседните ендотелни клетки. Во нивната градба учествуваат протеини како:

• Клаудин-5 (claudin-5).
• Оклуудин (occludin).
• Протеини од семејството ZO (zonula occludens), кои ги поврзуваат мембранските протеини со внатреклеточниот цитоскелет.

Овие врски го ограничуваат преминувањето на супстанциите низ просторот меѓу соседните клетки, односно парацелуларниот транспорт. За разлика од многу периферни капилари, каде што дел од супстанциите можат да поминуваат релативно лесно меѓу ендотелните клетки, кај мозочните капилари парацелуларниот транспорт е силно ограничен. Затоа, повеќето супстанции што треба да навлезат во мозокот мора да поминат низ ендотелните клетки преку соодветни транспортни механизми. Нарушувањето на тесните врски може да ја зголеми пропустливоста на бариерата и да овозможи навлегување на плазматски протеини, воспалителни молекули и течност во мозочното ткиво.

2.3. Базална мембрана

Базалната мембрана е тенок слој на екстрацелуларен матрикс што ги поддржува ендотелните клетки и другите компоненти на мозочниот крвен сад. Таа содржи структурни протеини и други молекули, меѓу кои колаген тип IV и ламинин. Нејзините функции се:

• Обезбедување механичка поддршка.
• Одржување на структурниот интегритет на крвниот сад.
• Учество во клеточното поврзување и сигнализацијата.
• Поддршка на процесите на поправка и одржување на крвно-мозочната бариера.

2.4. Перицити

Перицитите се клетки што се наоѓаат во непосредна близина на ендотелните клетки, вградени во базалната мембрана на микрокрвните садови. Тие имаат важна улога во:

• Созревањето и одржувањето на крвно-мозочната бариера.
• Регулирањето на ендотелната пропустливост.
• Контролата на ангиогенезата, односно создавањето нови крвни садови.
• Одржувањето на стабилноста на капиларите.
• Регулацијата на локалната микроваскуларна функција.

Намалениот број или нарушената функција на перицитите може да придонесе за нарушување на бариерните својства на мозочните капилари и за појава на микроваскуларни промени.

2.5. Астроцити

Астроцитите се вид глијални клетки со бројни продолжетоци што се поврзуваат со невроните и крвните садови. Нивните завршни продолжетоци, познати како astrocytic end-feet, го опкружуваат голем дел од надворешната површина на мозочните крвни садови. Астроцитите учествуваат во воспоставувањето и одржувањето на својствата на крвно-мозочната бариера преку ослободување сигнални молекули и преку регулирање на хемиската средина околу невроните и крвните садови.

Нивните главни функции се:

• Поддршка на интегритетот на бариерата.
• Регулација на концентрацијата на калиумови јони во екстрацелуларната течност.
• Учествување во метаболичката поддршка на невроните.
• Регулација на размената на вода преку протеински канали, како аквапорин-4.
• Учество во невроваскуларното спрегнување, односно приспособувањето на локалниот крвен проток кон активноста на невроните.

Важно е да се нагласи дека астроцитите не ја формираат главната физичка бариера. Таа е пред сè резултат на специјализираните ендотелни клетки и нивните тесни меѓуклеточни врски. Астроцитите, заедно со перицитите и другите компоненти, ја регулираат и одржуваат нејзината функција.

3. Невроваскуларна единица

Невроваскуларната единица претставува функционална целина составена од мозочни ендотелни клетки, перицити, астроцити, неврони, базална мембрана и други клетки, вклучувајќи ги микроглијалните клетки. Нејзината задача е да обезбеди координирана регулација на:

• Доставувањето кислород и хранливи материи.
• Отстранувањето на метаболичките продукти.
• Пропустливоста на крвно-мозочната бариера.
• Локалниот церебрален крвен проток.
• Одговорот на воспаление и повреда.

Кога невроните стануваат поактивни, нивните метаболички потреби се зголемуваат. Невроните, астроцитите и крвните садови комуницираат преку хемиски сигнали за да се зголеми локалното снабдување со крв. Овој механизам се нарекува невроваскуларно спрегнување (neurovascular coupling). Треба да се направи разлика меѓу зголемувањето на крвниот проток и зголемувањето на пропустливоста на крвно-мозочната бариера. При нормална нервна активност, локалниот крвен проток може да се зголеми без значително нарушување на интегритетот на бариерата.

4. Физиолошки механизми на транспорт низ крвно-мозочната бариера

Преку крвно-мозочната бариера се одвива селективен транспорт на различни молекули. Во зависност од нивните физичко-хемиски својства и биолошката функција, тие можат да поминуваат преку неколку механизми.

4.1. Пасивна дифузија

Пасивната дифузија е движење на молекулите низ клеточната мембрана по нивниот концентрационен градиент, без директна потрошувачка на енергија. Низ ендотелните клетки релативно лесно поминуваат одредени мали, липофилни молекули, како што се:

• Кислород.
• Јаглерод диоксид.
• Некои липофилни лекови и анестетици.

Способноста на молекулата да помине низ бариерата зависи од нејзината големина, липофилност, степенот на јонизација и други физичко-хемиски својства. Сепак, не е точно дека сите мали молекули слободно поминуваат. Молекули што се мали, но се силно поларни или наелектризирани, можат да имаат многу ограничена пропустливост.

4.2. Олеснета дифузија

Олеснетата дифузија е транспорт низ мембраната со помош на специфични протеини, без директна потрошувачка на АТП. Пример е транспортот на гликозата преку протеинот GLUT1. Гликозата е главен енергетски супстрат за мозокот во нормални физиолошки услови. Бидејќи е поларна молекула, таа не може ефикасно да преминува низ липидниот двослој само со проста дифузија. Затоа, ендотелните клетки на крвно-мозочната бариера имаат специјализирани транспортни системи што овозможуваат нејзино снабдување со мозочното ткиво.

4.3. Активен транспорт

Активниот транспорт овозможува преминување на супстанции со помош на мембрански транспортни протеини, при што директно или индиректно се користи енергија. Овој механизам е особено важен за одржување на јонската рамнотежа и за регулирање на составот на мозочната екстрацелуларна течност. На пример, натриум-калиумовата АТП-аза користи енергија од АТП за да транспортира натриумови и калиумови јони во спротивни насоки низ клеточната мембрана. На овој начин се одржуваат јонските градиенти неопходни за мембранскиот потенцијал и нормалното функционирање на нервните клетки.

4.4. Транспорт преку специфични носачи

Некои хранливи материи и метаболички супстрати преминуваат преку специјализирани транспортни системи. Примери се:

• GLUT1 – транспорт на гликоза.
• LAT1 – транспорт на одредени големи неутрални аминокиселини, вклучувајќи леуцин, фенилаланин и тирозин.
• Транспортни системи за монокарбоксилати, кои учествуваат во транспортот на лактат и други сродни супстрати.
• Различни транспортни протеини за јони и други метаболички молекули.

Овие системи се селективни. Присуството на транспортен протеин за одредена супстанција не значи дека сите сродни молекули можат да ја преминат бариерата.

4.5. Трансцитоза

Трансцитозата е процес при кој супстанцијата се внесува во клетката преку везикула, се пренесува низ клетката и се ослободува на спротивната страна. Кај мозочните ендотелни клетки, неселективната трансцитоза е релативно ниска, што претставува важна карактеристика на крвно-мозочната бариера. Сепак, одредени супстанции можат да се пренесуваат преку рецепторски посредувана или адсорпциски посредувана трансцитоза. Овие механизми се предмет на истражувања за развој на нови начини за доставување лекови во мозокот.

5. Кои супстанции можат да ја преминат крвно-мозочната бариера?

Пропустливоста на бариерата зависи од видот на супстанцијата и од транспортните механизми што ги поседува ендотелната клетка.

Важен пример е гликозата. Мозокот има големи енергетски потреби, но гликозата не може ефикасно да се снабдува преку проста дифузија. Нејзиниот транспорт зависи од специфични носачи. Од друга страна, присуството на кислород и јаглерод диоксид во мозочното ткиво е неопходно за клеточното дишење и одржувањето на киселинско-базната рамнотежа.

6. Физиолошки функции на крвно-мозочната бариера

Крвно-мозочната бариера има повеќе меѓусебно поврзани функции.

6.1. Заштита од штетни супстанции

Бариерата го ограничува навлегувањето на многу токсични материи, потенцијално штетни метаболити и одредени патогени од крвта во мозочното ткиво. Сепак, таа не обезбедува апсолутна заштита. Одредени токсини, микроорганизми и лекови можат да ја преминат, додека некои патогени можат да навлезат и со нарушување на бариерата.

6.2. Одржување на јонската хомеостаза

Нормалната електрична активност на невроните зависи од точно регулирани концентрации на натриум, калиум, калциум и хлоридни јони. Промените во концентрацијата на овие јони во екстрацелуларната течност можат да влијаат врз мембранскиот потенцијал, создавањето акциски потенцијали и синаптичкото пренесување. Крвно-мозочната бариера, заедно со транспортните системи на ендотелните и глијалните клетки, учествува во одржувањето на стабилната јонска средина.

6.3. Регулација на влезот на хранливи материи

Бариерата овозможува контролирано снабдување со гликоза, аминокиселини и други материи неопходни за метаболизмот на невроните. Истовремено, таа го ограничува неконтролираното преминување на молекули што можат да ја нарушат нервната функција.

6.4. Отстранување на метаболички продукти

Од мозочното ткиво мора да се отстрануваат метаболички продукти за да се одржи нормалната клеточна средина. Во овој процес учествуваат специфични транспортни протеини на крвно-мозочната бариера, како и системите за размена на течности и дренажа во мозокот. Не сите отпадни материи се отстрануваат преку истиот механизам. На пример, отстранувањето на одредени метаболити преку крвните садови се разликува од транспортот на растворени материи преку периваскуларните патишта и глимфатичниот систем.

6.5. Заштита на невротрансмитерската рамнотежа

Невротрансмитерите, како глутаматот и ГАБА, мора да се регулираат внимателно за да се одржи нормалната нервна активност. Крвно-мозочната бариера го ограничува неконтролираниот премин на многу невроактивни супстанции од крвта. Дополнително, специфични транспортни механизми и глијални клетки учествуваат во одржувањето на соодветните концентрации на невротрансмитерите во мозочното ткиво. Ова е особено важно за глутаматот, бидејќи неговото прекумерно присуство во екстрацелуларната средина може да предизвика ексцитотоксичност и оштетување на невроните.

7. Крвно-мозочна бариера и крвно-ликворна бариера

Овие два поима се поврзани, но не се идентични. 

Крвно-мозочната бариера се наоѓа главно во ендотелот на мозочните капилари и го регулира преминувањето на супстанциите од крвта во мозочното интерстицијално ткиво.

Крвно-ликворната бариера се наоѓа главно во епителот на хориоидниот плексус и го регулира преминувањето на супстанциите од крвта во цереброспиналната течност, односно ликворот.

Хориоидниот плексус се наоѓа во мозочните комори и учествува во создавањето на цереброспиналната течност. Неговите епителни клетки се поврзани со тесни меѓуклеточни врски што ја формираат главната бариера меѓу крвта и ликворот. Капиларите во хориоидниот плексус се релативно пропустливи, но тесните врски меѓу епителните клетки го ограничуваат неконтролираното преминување на супстанциите во ликворот.

Двете бариери придонесуваат за одржување на стабилна средина во централниот нервен систем, но имаат различна анатомска градба и физиолошки карактеристики.

8. Циркумвентрикуларни органи и области со посебна пропустливост

Крвно-мозочната бариера не е еднакво развиена во сите делови на мозокот. Постојат специјализирани области наречени циркумвентрикуларни органи, во кои капиларите се попропустливи поради присуството на фенестриран ендотел. Овие области овозможуваат мозокот да ја следи хемиската состојба на крвта и да регулира одредени физиолошки процеси. Примери се:

• Органум васкулозум на ламина терминалис (OVLT) – учествува во осморегулацијата и регулацијата на жедта.
• Субфорникален орган – учествува во контролата на жедта и регулацијата на течностите.
• Area postrema – учествува во откривањето на одредени циркулирачки супстанции и во рефлексите на повраќање.
• Неврохипофиза – овозможува ослободување на хормони како вазопресин и окситоцин во крвта.
• Средна еминенција на хипоталамусот – учествува во размената на хормонски сигнали поврзани со хипофизата.

Овие области не треба да се сметаат за случајни дефекти на крвно-мозочната бариера. Нивната посебна васкуларна структура е физиолошки значајна. На пример, мозокот мора да може да ги регистрира промените во осмоларноста на крвта за да ја регулира жедта и лачењето на вазопресин. Затоа, одредени области се приспособени да реагираат на сигнали што не би можеле слободно да навлезат низ типичната крвно-мозочна бариера.

9. Нарушување на крвно-мозочната бариера

Нарушувањето на интегритетот на крвно-мозочната бариера може да доведе до зголемено преминување на течност, протеини и воспалителни молекули во мозочното ткиво.

Причините вклучуваат:

• Исхемичен мозочен удар.
• Трауматска повреда на мозокот.
• Инфекции на централниот нервен систем.
• Невроинфламаторни заболувања.
• Одредени невродегенеративни процеси.
• Тешки системски воспалителни состојби.
• Некои тумори на мозокот.

9.1. Мозочен удар

При исхемичен мозочен удар, прекинот или значителното намалување на крвоснабдувањето доведува до недостиг на кислород и гликоза. Недостигот на енергија ја нарушува работата на мембранските пумпи, предизвикува јонски дисбаланс и клеточен оток. Дополнително, воспалителните механизми и промените во ендотелните клетки можат да ја нарушат крвно-мозочната бариера. Зголемената пропустливост може да придонесе за формирање вазоген едем, односно натрупување течност во екстрацелуларниот простор на мозочното ткиво.

9.2. Мултиплекс склероза

Мултиплекс склерозата е хронично воспалително демиелинизирачко заболување на централниот нервен систем. При активните воспалителни лезии, промените во крвно-мозочната бариера овозможуваат преминување на имунолошки клетки и воспалителни молекули во ЦНС. Ова придонесува за воспаление и оштетување на миелинот и нервните структури. Нарушувањето на бариерата е важен дел од патофизиологијата на болеста, но не е единствениот механизам што го предизвикува невролошкото оштетување.

9.3. Менингитис и енцефалитис

При инфекции на централниот нервен систем, воспалителните медијатори можат да ги променат својствата на ендотелните клетки и тесните врски. Ова може да ја зголеми пропустливоста на бариерата и да овозможи навлегување на имунолошки клетки и плазматски протеини. Одредени микроорганизми можат да навлезат и преку специфични механизми, без притоа да предизвикаат ист степен на нарушување кај сите компоненти на бариерата.

9.4. Невродегенеративни заболувања

Во состојби како Алцхајмеровата и Паркинсоновата болест се истражува улогата на промените во крвно-мозочната бариера, микроваскуларната функција и невроинфламацијата. Нарушената регулација на транспортот на метаболити, воспалителните сигнали и васкуларната функција може да придонесе за прогресија на невронското оштетување. Сепак, степенот и причинско-последичната улога на промените во бариерата се разликуваат меѓу заболувањата и не треба да се претпоставува дека тие се единствената причина за невродегенерација.

10. Крвно-мозочна бариера и мозочен едем

Мозочниот едем претставува прекумерно натрупување течност во мозочното ткиво. Во однос на крвно-мозочната бариера, важно е да се разликуваат два механизма.

• Вазоген едем: настанува кога се зголемува пропустливоста на крвно-мозочната бариера, што овозможува течност и плазматски протеини да преминат во екстрацелуларниот простор.
• Цитотоксичен едем: настанува кога клетките, особено невроните и глијалните клетки, отекуваат поради нарушување на клеточната енергетика и јонската рамнотежа. Во почетните фази може да се појави и без значително нарушување на пропустливоста на бариерата.

Овие два механизма можат да се појават истовремено, на пример при мозочен удар. Натрупувањето течност во ограничениот простор на черепната празнина може да го зголеми интракранијалниот притисок и да го загрози нормалното функционирање на мозокот.

11. Крвно-мозочната бариера и лековите

Крвно-мозочната бариера претставува голем предизвик при лекувањето на заболувањата на централниот нервен систем. Многу лекови што се ефикасни во периферните ткива не можат да достигнат доволна концентрација во мозокот, бидејќи:

• Се премногу поларни или хидрофилни.
• Имаат голема молекулска маса.
• Не поседуваат соодветен транспортен механизам.
• Се активно исфрлаат од ендотелните клетки.

Еден важен механизам е дејството на транспортниот протеин P-гликопротеин (P-glycoprotein), кој учествува во исфрлањето на одредени лекови од ендотелните клетки кон крвта. Ова го ограничува нивното натрупување во мозочното ткиво. За подобрување на доставувањето лекови во ЦНС се истражуваат:

1. Развој на молекули со соодветни физичко-хемиски својства за преминување низ бариерата.
2. Користење на специфични транспортни системи.
3. Рецепторски посредувана трансцитоза.
4. Наночестички и други системи за доставување лекови.
5. Контролирано и привремено отворање на бариерата во строго избрани клинички услови.

Привременото нарушување на бариерата не е безопасно, бидејќи може да овозможи влез на супстанции што нормално се исклучени од мозочното ткиво. Затоа, таквите пристапи бараат внимателна процена на безбедноста.

12. Развој на крвно-мозочната бариера

Крвно-мозочната бариера се развива за време на ембрионалниот развој преку сложени интеракции меѓу ендотелните клетки, нервното ткиво, перицитите и другите клетки на невроваскуларната единица. Ендотелните клетки на мозочните крвни садови добиваат специфични бариерни својства под влијание на локалните молекуларни сигнали. Бариерата не се појавува едноставно како целосно оформена структура во еден момент, туку нејзините клеточни и функционални карактеристики се воспоставуваат и созреваат во текот на развојот. Кај новороденчињата, крвно-мозочната бариера е функционално развиена и не треба да се опишува како целосно отсутна или генерално отворена. Сепак, некои транспортни системи, метаболички функции и клеточни интеракции продолжуваат да созреваат по раѓањето. Со стареењето може да се појават промени во ендотелната функција, перицитите, базалната мембрана и механизмите за транспорт. Нивниот степен зависи од возраста, васкуларното здравје и присуството на други заболувања.

13. Физиолошко значење за специјалната едукација и рехабилитација

Познавањето на крвно-мозочната бариера е значајно за студентите по специјална едукација и рехабилитација, бидејќи нејзината функција е поврзана со состојби што можат да доведат до нарушувања на движењето, комуникацијата, когнитивните способности и адаптивното функционирање. На пример:

• При мозочен удар, нарушувањето на крвоснабдувањето и секундарните промени во бариерата можат да придонесат за оштетување на мозочното ткиво и појава на моторни и когнитивни дефицити.
• При трауматска повреда на мозокот, оштетувањето на невроваскуларната единица може да биде поврзано со едем, воспаление и секундарно невролошко оштетување.
• При воспалителни заболувања на ЦНС, промените во бариерата се дел од процесите што влијаат врз нервното ткиво.
• При невродегенеративни заболувања, нарушувањата на микроваскуларната функција можат да бидат еден од факторите што влијаат врз прогресијата на функционалните ограничувања.

За рехабилитацијата е важно да се разбере дека клиничките симптоми не произлегуваат само од оштетувањето на невроните. На нив можат да влијаат и промените во крвоснабдувањето, воспалителниот одговор, метаболичката поддршка и функцијата на невроваскуларната единица. Ова знаење помага во разбирањето на патофизиологијата, но не значи дека секое нарушување на крвно-мозочната бариера предизвикува ист вид или ист степен на функционална попреченост.

14. Регулација на крвно-мозочната бариера

Функцијата на крвно-мозочната бариера постојано се приспособува преку сложена комуникација меѓу ендотелните клетки, астроцитите, перицитите, невроните и имунолошките клетки. На нејзината функција влијаат:

• Молекуларните сигнали што ги одржуваат тесните врски.
• Метаболичката состојба на ендотелните клетки.
• Воспалителните цитокини.
• Оксидативниот стрес.
• Сигналите од невроните и астроцитите.
• Стареењето и васкуларните заболувања.

Во физиолошки услови, овие механизми ја одржуваат бариерата стабилна и истовремено овозможуваат селективен транспорт. При повреда или болест, нивната рамнотежа може да се наруши. Важно е да се разбере дека зголемената пропустливост не е секогаш еднаква во сите делови на мозокот и не ги засега сите транспортни патишта на ист начин.

15. Како се испитува крвно-мозочната бариера?

Во клиничката практика и научните истражувања се користат различни методи за процена на функцијата и интегритетот на бариерата. 

Магнетна резонанца (МР) со соодветни контрастни техники може да помогне во откривањето области со зголемена пропустливост.

Испитување на цереброспиналната течност може да даде информации за нарушувања на бариерните функции, особено преку односот на албумин во ликворот и серумот. Овој показател главно ја одразува функцијата на крвно-ликворната бариера и поврзаните процеси на размена, па не е директна мерка за секој дел од крвно-мозочната бариера.

Експериментални методи, како клеточни модели на мозочниот ендотел, микрофлуидни системи и мерења на електричниот отпор низ клеточниот слој, се користат за истражување на пропустливоста и транспортните механизми.

Ниту еден единствен метод не ги опфаќа сите аспекти на крвно-мозочната бариера. Резултатите мора да се толкуваат во согласност со методот, клиничката состојба и другите наоди.

16. Заклучок

Крвно-мозочната бариера е специјализиран физиолошки систем што ја одржува стабилноста на внатрешната средина на централниот нервен систем. Нејзината основа ја сочинуваат ендотелните клетки на мозочните капилари со тесни меѓуклеточни врски, а нејзината функција е поддржана од перицитите, астроцитите, базалната мембрана и другите компоненти на невроваскуларната единица. Преку селективен транспорт, бариерата овозможува снабдување на мозокот со кислород, гликоза и други неопходни материи, го регулира преминувањето на јоните и го ограничува влезот на многу потенцијално штетни супстанции. Нарушувањата на нејзината функција се поврзани со различни невролошки и воспалителни состојби и можат да придонесат за мозочен едем, нарушена нервна активност и секундарно оштетување на мозочното ткиво. Затоа, разбирањето на анатомијата и физиологијата на крвно-мозочната бариера е основно за изучувањето на нервниот систем, неврофизиологијата, патофизиологијата и современите пристапи во невролошката рехабилитација.

17. Прашања за повторување и проверка на знаењето

1. Што претставува крвно-мозочната бариера и која е нејзината основна функција?
2. Кои се главните клеточни и структурни компоненти на крвно-мозочната бариера?
3. Каква е улогата на тесните меѓуклеточни врски?
4. Каква функција имаат перицитите во одржувањето на бариерата?
5. Каква е улогата на астроцитите во регулацијата на крвно-мозочната бариера?
6. Кои се главните механизми на транспорт низ бариерата?
7. Како гликозата преминува од крвта во мозочното ткиво?
8. Зошто многу лекови тешко навлегуваат во централниот нервен систем?
9. Која е разликата меѓу крвно-мозочната и крвно-ликворната бариера?
10. Што се циркумвентрикуларни органи и зошто имаат посебни бариерни карактеристики?
11. Како мозочниот удар може да ја наруши функцијата на крвно-мозочната бариера?
12. Која е разликата меѓу вазоген и цитотоксичен мозочен едем?
13. Каква е улогата на невроваскуларната единица?
14. Какво е значењето на крвно-мозочната бариера за невролошката рехабилитација?

НЕВРОНИ и ГЛИЈА клетки

1. Вовед: поим и значење на невронот

Невронот (neuron) е основна структурна и функционална единица на нервниот систем. Тој е специјализирана нервна клетка што има способност да прима, обработува и пренесува информации во форма на електрични и хемиски сигнали. Благодарение на невроните, организмот може да ги регистрира промените во надворешната и внатрешната средина, да ги обработува добиените информации, да создава соодветни реакции и да ги координира функциите на различните органи и органски системи. Невроните учествуваат во речиси сите функции на нервниот систем, вклучувајќи ги:

• примањето и обработката на сетилните информации;
• контролата на скелетната мускулатура и движењата;
• регулирањето на работата на мазните мускули, срцевиот мускул и жлездите;
• одржувањето на рамнотежата и координацијата;
• учењето, памтењето, вниманието и мислењето;
• говорот, емоциите и социјалното однесување;
• регулирањето на дишењето, крвниот притисок, варењето и телесната температура.

Нервниот систем е составен од два главни вида клетки: неврони и глијални клетки. Невроните се специјализирани за пренос и обработка на информации, додека глијалните клетки обезбедуваат структурна и метаболичка поддршка, ја одржуваат хомеостазата, учествуваат во миелинизацијата и го штитат нервното ткиво. Во човековиот мозок се проценува дека има приближно 86 милијарди неврони, но нивната функција не зависи само од нивниот број, туку и од сложените врски што ги воспоставуваат меѓусебно. Невроните комуницираат преку специјализирани места наречени синапси, со што формираат сложени нервни мрежи.

2. Основна градба на невронот

Иако невроните значително се разликуваат според големината, обликот и функцијата, најголем дел од нив имаат неколку основни структурни делови:

Основни делови на невронот:

• Клеточно тело или сома.
• Дендрити.
• Аксон.
• Аксонски почетен сегмент.
• Миелинска обвивка, кај миелинизираните аксони.
• Ранвиерови јазли.
• Аксонски завршетоци.

2.1. Клеточно тело – сома (soma)

Клеточното тело е метаболичкиот и синтетичкиот центар на невронот. Во него се наоѓаат јадрото и најголем дел од клеточните органели потребни за одржување на животот и функцијата на клетката. Главни составни делови на сомата:

а) Клеточна мембрана

Клеточната мембрана ја обвиткува клетката и ја одделува нејзината внатрешност од надворешната средина. Таа е изградена од двоен слој фосфолипиди во кој се вградени различни мембрански протеини. Мембраната има неколку значајни функции:

• ја одржува разликата во концентрацијата на јоните меѓу внатрешната и надворешната средина;
• содржи јонски канали што овозможуваат селективно движење на јоните;
• содржи рецептори за невротрансмитери и други сигнални молекули;
• учествува во создавањето и пренесувањето на електричните сигнали.

б) Јадро (nucleus)

Јадрото содржи ДНК и ја контролира синтезата на протеините, растот, метаболизмот и одржувањето на невронот. Кај повеќето неврони јадрото е релативно големо и има јасно изразено јадренце, кое учествува во создавањето на рибозомите.

в) Нислови телца (Nissl bodies)

Нисловите телца се составени од грануларен ендоплазматичен ретикулум и рибозоми. Тие се одговорни за синтезата на протеини потребни за изградба, обновување и функционирање на невронот. Особено се изразени во клеточното тело и во дендритите, но нормално не се присутни во аксонот и аксонскиот почетен сегмент.

г) Митохондрии

Митохондриите произведуваат аденозинтрифосфат (АТП), кој претставува основен извор на енергија за клеточните процеси. Невроните имаат големи енергетски потреби поради постојаното одржување на јонските градиенти, преносот на нервните импулси и синаптичката активност.

д) Голџиев апарат

Голџиевиот апарат учествува во модификацијата, сортирањето и пакувањето на протеините и липидите, кои потоа се транспортираат до соодветните делови на клетката.

2.2. Дендрити (dendrites)

Дендритите се разгранети продолжетоци на невронот чија главна функција е примање сигнали од други неврони или од специјализирани рецепторни клетки. Нивните карактеристики се:

• обично се кратки и многукратно разгранети;
• ја зголемуваат површината за воспоставување синаптички врски;
• содржат мембрански рецептори за различни невротрансмитери;
• пренесуваат локални електрични промени кон клеточното тело;
• кај многу неврони имаат дендритски боцки, кои претставуваат важни места за синаптичките контакти.

Дендритските боцки (dendritic spines) се мали испакнатини на дендритите. Тие се особено значајни во мозочната кора и хипокампусот, каде што учествуваат во синаптичката пластичност, учењето и памтењето. Дендритите најчесто примаат информации, но ова не е апсолутно правило: кај некои неврони дендритите можат и активно да создаваат електрични сигнали.

2.3. Аксон (axon)

Аксонот е продолжеток на невронот специјализиран за пренесување електрични сигнали до други неврони, мускулни клетки или жлезди. Во споредба со дендритите, најчесто е еден, издолжен продолжеток, кој може да биде многу краток или да достигнува должина поголема од еден метар. Основни делови на аксонот:

• Аксонски почетен сегмент: регионот во кој најчесто се иницира акцискиот потенцијал.
• Аксонско стебло: издолжениот дел по кој се пренесува нервниот импулс.
• Колатерални гранки: странични разгранувања што му овозможуваат на невронот да испраќа сигнали до повеќе целни клетки.
• Терминални гранки: завршни разгранувања на аксонот.
• Аксонски завршетоци: делови што формираат синапси и ослободуваат невротрансмитери кај хемиските синапси.

Во аксонот се одвива и аксонски транспорт, преку кој се пренесуваат органели, протеини, везикули и други материи меѓу клеточното тело и завршетоците.

Постојат два основни правци на аксонски транспорт:

• Антерограден транспорт – од клеточното тело кон аксонските завршетоци, главно преку моторниот протеин кинезин.
• Ретрограден транспорт – од аксонските завршетоци кон клеточното тело, главно преку моторниот протеин динеин.

Овој транспорт е неопходен за одржување на долгите аксони, пренос на сигнални молекули и обновување на клеточните структури.

2.4. Аксонски почетен сегмент

Аксонскиот почетен сегмент е специјализирана зона меѓу клеточното тело и аксонот. Во него има голема концентрација на напонски зависни натриумови канали, поради што е особено чувствителен на сумирањето на електричните сигнали што пристигнуваат од дендритите и сомата.Кога мембранскиот потенцијал ќе го достигне прагот за возбудување, се иницира акциски потенцијал кој потоа се шири долж аксонот.

2.5. Миелинска обвивка (myelin sheath)

Миелинот е липидно-протеинска обвивка што ги опкружува многу аксони и овозможува значително побрзо пренесување на нервните импулси. Миелинската обвивка ја создаваат различни клетки во зависност од делот на нервниот систем:

• Олигодендроцити – во централниот нервен систем, односно мозокот и 'рбетниот мозок.
• Шванови клетки – во периферниот нервен систем.

Еден олигодендроцит може да формира миелински сегменти на повеќе аксони, додека една Шванова клетка вообичаено формира еден миелинизиран сегмент на еден аксон. Миелинот дејствува како електричен изолатор и ја намалува загубата на електрична струја преку мембраната. На тој начин, акцискиот потенцијал може да се пренесува побрзо и енергетски поефикасно.

2.6. Ранвиерови јазли (nodes of Ranvier)

Ранвиеовите јазли се кратки прекини меѓу соседните сегменти на миелинската обвивка. Во овие региони има голема концентрација на напонски зависни натриумови канали. Кај миелинизираните аксони, акцискиот потенцијал се регенерира на Ранвиеровите јазли, додека електричната струја се шири брзо низ миелинизираните сегменти меѓу нив. Овој механизам се нарекува салтаторно спроведување. Оштетувањето на миелинот може да доведе до забавување или блокирање на спроведувањето на нервните импулси, како што се случува кај одредени демиелинизирачки заболувања.

2.7. Аксонски завршетоци и синаптички везикули

На крајот од аксонот се наоѓаат терминални проширувања што содржат синаптички везикули. Овие везикули складираат невротрансмитери – хемиски супстанции преку кои невронот комуницира со друга клетка. Кога акцискиот потенцијал ќе пристигне во аксонскиот завршеток, се отвораат напонски зависни калциумови канали. Навлегувањето на калциум во клетката го поттикнува спојувањето на везикулите со пресинаптичката мембрана и ослободувањето на невротрансмитерот во синаптичката пукнатина.

3. Класификација на невроните

Невроните можат да се класифицираат според нивната морфологија, функција и должината на аксонот.

3.1. Класификација според бројот на продолжетоци

1. Мултиполарни неврони

Имаат еден аксон и повеќе дендрити. Ова е најчестиот морфолошки тип на неврони во централниот нервен систем. Примери: моторните неврони на 'рбетниот мозок, пирамидалните неврони на мозочната кора и многу интерневрони.

2. Биполарни неврони

Имаат два главни продолжетоци: еден дендритен и еден аксонски продолжеток. Се среќаваат во ретината и во одредени сетилни структури, како што е олфакторниот епител.

3. Псевдоуниполарни неврони

Имаат еден продолжеток што се разгранува во периферна и централна гранка. Функционално, периферната гранка пренесува информации од рецепторите, а централната ги внесува во централниот нервен систем. Се наоѓаат во спиналните ганглии и во некои сетилни ганглии на кранијалните нерви.

4. Униполарни неврони

Имаат еден продолжеток. Типични униполарни неврони се среќаваат кај многу безрбетници, додека кај возрасниот човек доминираат други морфолошки типови.

3.2. Класификација според функцијата

1. Сетилни или сензорни неврони (afferent neurons)

Овие неврони ги пренесуваат информациите од рецепторите кон централниот нервен систем. Тие овозможуваат регистрирање на допир, притисок, вибрации, болка, температура, положба на телото и информации од внатрешните органи. Пример: сетилните неврони што ја пренесуваат информацијата за допир од кожата до 'рбетниот мозок.

2. Моторни неврони (efferent neurons)

Моторните неврони ги пренесуваат командите од централниот нервен систем кон ефекторните органи. Постојат:

• соматски моторни неврони, кои ја контролираат скелетната мускулатура;
• автономни моторни неврони, кои преку автономните нервни патишта учествуваат во контролата на мазните мускули, срцевиот мускул и жлездите.

3. Интерневрони (interneurons)

Интерневроните ги поврзуваат невроните меѓусебно и учествуваат во обработката, интеграцијата и координацијата на информациите. Најголем дел се наоѓаат во централниот нервен систем. Тие можат да бидат возбудувачки или инхибиторни. Преку нив се овозможуваат сложени нервни процеси, како што се рефлексите, координацијата на движењата и когнитивните функции.

3.3. Класификација според должината на аксонот

Голџи тип I: неврони со долг аксон, кои можат да ги поврзуваат оддалечените делови на нервниот систем или да пренесуваат сигнали кон периферните органи.

Голџи тип II: неврони со краток аксон, кои најчесто воспоставуваат локални врски со соседните неврони.

Оваа поделба е особено корисна при изучувањето на организацијата на нервните мрежи.

4. Физиологија на невронот

• Физиологијата на невронот го проучува начинот на кој нервната клетка создава, прима, обработува и пренесува сигнали. Основните физиолошки својства на невронот се:
• Возбудливост – способност да реагира на соодветен стимул со промена на мембранскиот потенцијал.
• Спроводливост – способност да го пренесува електричниот сигнал по мембраната.
• Синаптичка комуникација – способност да пренесува информации кон друга клетка.
• Интеграција – способност да ги сумира и обработува возбудувачките и инхибиторните сигнали.
• Пластичност – способност за промена на силата и организацијата на синаптичките врски.

4.1. Мембрански потенцијал во мирување

Мембранскиот потенцијал претставува разлика во електричниот потенцијал меѓу внатрешната и надворешната страна на клеточната мембрана. Кај многу неврони, потенцијалот во мирување е приближно −70 mV, иако неговата точна вредност се разликува зависно од видот на невронот и физиолошките услови. Негативниот знак значи дека внатрешноста на невронот е електрично понегативна во однос на надворешната страна. Оваа разлика се одржува благодарение на неколку механизми:

• нееднаква распределба на натриумовите, калиумовите, хлоридните и другите јони;
• селективната пропустливост на клеточната мембрана;
• присуството на јонски канали;
• дејството на натриум-калиумовата пумпа;
• присуството на негативно наелектризирани молекули во внатрешноста на клетката.

Вообичаено, концентрацијата на натриумови јони е поголема надвор од невронот, додека концентрацијата на калиумови јони е поголема во неговата внатрешност. Натриум-калиумовата АТП-аза, користејќи енергија од АТП, пренесува три натриумови јони надвор од клетката и два калиумови јони во клетката. Така ги одржува јонските градиенти неопходни за нормална невронска функција. Важно е да се нагласи дека непосредниот настан во создавањето на акцискиот потенцијал е брзата промена на пропустливоста на мембраната за јони, а не директното дејство на натриум-калиумовата пумпа.

4.2. Акциски потенцијал

Акцискиот потенцијал е брза, краткотрајна промена на мембранскиот потенцијал што овозможува пренос на сигнал по аксонот. Кога деполаризацијата во аксонскиот почетен сегмент ќе го достигне прагот, се активираат напонски зависните натриумови канали и се создава акциски потенцијал. Акцискиот потенцијал ги има следните фази:

Фази на акцискиот потенцијал

1. Потенцијал во мирување.
2. Достигнување на прагот.
3. Деполаризација.
4. Реполаризација.
5. Последователна хиперполаризација.
6. Враќање кон потенцијалот во мирување.

1. Потенцијал во мирување

Мембранскиот потенцијал е негативен во однос на надворешната средина. Невронот може да прима сигнали, но не спроведува акциски потенцијал доколку не се достигне прагот за негово создавање.

2. Праг на возбудување

Прагот е нивото на мембранска деполаризација при кое се активира доволен број напонски зависни натриумови канали за да започне регенеративниот акциски потенцијал. Кај многу неврони прагот е приближно −55 mV, но точната вредност зависи од клетката и нејзината моментална состојба.

3. Деполаризација

Напонски зависните натриумови канали се отвораат, натриумовите јони навлегуваат во клетката и мембранскиот потенцијал брзо станува помалку негативен, а потоа може да стане позитивен.

4. Реполаризација

Натриумовите канали се инактивираат, а се зголемува излезот на калиумови јони низ напонски зависните калиумови канали. Мембранскиот потенцијал повторно станува негативен.

5. Хиперполаризација

Кај многу неврони калиумовите канали се затвораат со одредено задоцнување. Поради тоа, потенцијалот привремено станува понегативен од потенцијалот во мирување.

6. Враќање во мирување

Калиумовите канали постепено се затвораат, а мембранскиот потенцијал се враќа кон својата вообичаена вредност. Јонските градиенти се одржуваат со дејството на мембранските транспортни механизми, вклучувајќи ја натриум-калиумовата АТП-аза.

4.3. Принцип „сè или ништо“

Акцискиот потенцијал го следи принципот „сè или ништо“. Тоа значи дека ако мембраната го достигне прагот за возбудување, се создава акциски потенцијал со амплитуда што не се зголемува пропорционално со јачината на стимулот. Ако прагот не се достигне, не се создава целосен акциски потенцијал во тој сегмент од мембраната. Посилен стимул најчесто се кодира преку зголемување на фреквенцијата на акциските потенцијали и регрутирање дополнителни нервни влакна, а не преку неограничено зголемување на амплитудата на поединечниот акциски потенцијал.

4.4. Рефрактерен период

По создавањето на акцискиот потенцијал, невронот поминува низ период во кој неговата способност повторно да се возбуди е намалена. Постојат два вида рефрактерен период:

Апсолутен рефрактерен период: не може да се создаде нов акциски потенцијал, без оглед на јачината на стимулот, бидејќи значителен дел од натриумовите канали се во инактивирана состојба.

Релативен рефрактерен период: може да се создаде нов акциски потенцијал, но обично е потребен посилен стимул поради зголемената калиумова спроводливост и преостанатата хиперполаризација.

Рефрактерните периоди придонесуваат за ограничување на максималната фреквенција на импулсите и за еднонасочно ширење на акцискиот потенцијал во физиолошки услови.

5. Спроведување на нервниот импулс

Кога акцискиот потенцијал ќе се создаде на почетниот сегмент, локалните електрични струи ги деполаризираат соседните делови на мембраната и предизвикуваат создавање нов акциски потенцијал. На овој начин сигналот се шири по аксонот без постепено намалување на неговата амплитуда.

5.1. Континуирано спроведување

Кај немиелинизираните аксони, акцискиот потенцијал се регенерира последователно долж соседните сегменти на мембраната. Овој начин на спроведување е релативно побавен, бидејќи секој сегмент мора да помине низ процесот на деполаризација и реполаризација.

5.2. Салтаторно спроведување

Кај миелинизираните аксони, електричната струја се шири брзо низ миелинизираните сегменти, а акцискиот потенцијал се регенерира на Ранвиеовите јазли. Овој механизам се нарекува салтаторно спроведување, од латинскиот збор saltare, што значи „скока“.

Предностите на салтаторното спроведување се:

• поголема брзина на пренесување на информациите;
• намалена загуба на електрична струја преку мембраната;
• помала потреба од обновување на јонските градиенти долж целата површина на аксонот;
• поефикасна комуникација на големи растојанија.

Брзината на спроведување зависи од дијаметарот на аксонот, степенот на миелинизација, температурата и други физиолошки фактори. Кај одредени дебели, миелинизирани периферни нервни влакна може да достигне приближно 120 m/s.

6. Синапса – место за комуникација меѓу клетките

Синапсата е специјализирана врска преку која невронот пренесува сигнал до друг неврон или до ефекторна клетка. Постојат два основни типа синапси: хемиски и електрични.

Хемиска синапса

Сигналот се пренесува со ослободување невротрансмитер од пресинаптичкиот завршеток, негово дифундирање низ синаптичката пукнатина и врзување за рецептори на постсинаптичката мембрана.

Електрична синапса

Јонската струја поминува директно меѓу клетките преку меѓуклеточни канали, наречени нексуси или gap junctions. Овие синапси овозможуваат многу брз пренос и синхронизација на активноста.

6.1. Структура на хемиската синапса

Хемиската синапса има три основни делови:

Пресинаптички дел – аксонскиот завршеток што содржи везикули со невротрансмитер.

Синаптичка пукнатина – тесниот простор меѓу двете клетки.

Постсинаптички дел – мембраната на целната клетка, која содржи рецептори за невротрансмитерот.

6.2. Механизам на синаптички пренос

Процесот на хемиски синаптички пренос се одвива во неколку чекори:

• Акцискиот потенцијал пристигнува во пресинаптичкиот завршеток.
• Се отвораат напонски зависни калциумови канали.
• Калциумовите јони навлегуваат во завршетокот.
• Синаптичките везикули се спојуваат со пресинаптичката мембрана.
• Невротрансмитерот се ослободува во синаптичката пукнатина.
• Невротрансмитерот се врзува за рецепторите на постсинаптичката мембрана.
• Се создава постсинаптички одговор.
• Дејството на невротрансмитерот се прекинува со повторно преземање, ензимско разградување или дифузија.

6.3. Возбудувачки и инхибиторни синапси

Возбудувачките синапси ја зголемуваат веројатноста постсинаптичкиот неврон да создаде акциски потенцијал. Тие најчесто предизвикуваат возбудувачки постсинаптички потенцијал (EPSP).

Глутаматот е главниот возбудувачки невротрансмитер во централниот нервен систем.

Инхибиторните синапси ја намалуваат веројатноста за создавање акциски потенцијал. Тие создаваат инхибиторни постсинаптички потенцијали (IPSP) или на друг начин ја намалуваат возбудливоста на невронот.

Гама-аминобутерната киселина (GABA) е главниот инхибиторен невротрансмитер во мозокот кај возрасните, додека глицинот има важна инхибиторна улога во 'рбетниот мозок и мозочното стебло.

Важно е да се знае дека ефектот на невротрансмитерот зависи од видот на рецепторот и јонските механизми во целната клетка, а не само од името на невротрансмитерот.

6.4. Сумирање на постсинаптичките потенцијали

Еден неврон може да прима сигнали од стотици или илјадници синапси. За да одлучи дали ќе создаде акциски потенцијал, тој ги интегрира добиените сигнали. Постојат два основни механизми:

Временско сумирање: повеќе постсинаптички потенцијали пристигнуваат последователно во краток временски интервал од ист извор или синапса.

Просторно сумирање: постсинаптичките потенцијали од различни синапси дејствуваат истовремено или во блиски временски интервали.

Ако вкупниот ефект доведе до достигнување на прагот во аксонскиот почетен сегмент, се создава акциски потенцијал. Ако инхибиторните влијанија преовладуваат, веројатноста за создавање импулс се намалува.

7. Невротрансмитери и нивната функција

Невротрансмитерите се хемиски посредници што овозможуваат комуникација меѓу невроните и другите клетки.

Еден невротрансмитер може да има различни ефекти во зависност од рецепторот што го активира. На пример, ацетилхолинот предизвикува контракција на скелетниот мускул преку никотинските рецептори на нервно-мускулната спојка, но може да ја забави срцевата фреквенција преку мускаринските рецептори во срцето.

8. Невромускулна врска

Невромускулната врска е специјализирана хемиска синапса меѓу соматскиот моторен неврон и скелетното мускулно влакно. Нејзината функција е претворање на нервниот сигнал во мускулен одговор. Механизмот се одвива вака:

Акцискиот потенцијал пристигнува во терминалниот дел на моторниот неврон.

Калциумовите јони навлегуваат во нервниот завршеток.

Се ослободува ацетилхолин.

Ацетилхолинот се врзува за никотинските рецептори на моторната плочка.

Се создава потенцијал на моторната плочка, кој може да предизвика мускулен акциски потенцијал.

Мускулниот акциски потенцијал се шири по сарколемата и низ Т-тубулите.

Се ослободува калциум од саркоплазматскиот ретикулум.

Калциумот се врзува за тропонинот и овозможува интеракција меѓу актинските и миозинските филаменти, со што започнува мускулната контракција.

Ацетилхолинот брзо се разградува со ензимот ацетилхолинестераза, со што се прекинува неговото дејство и се овозможува прецизна контрола на мускулната активација.

9. Глијални клетки и нивната соработка со невроните

Иако невроните се основни функционални единици за пренос на информации, нивната активност не може да се разбере без глијалните клетки.

9.1. Астроцити

Астроцитите се глијални клетки во централниот нервен систем. Тие:

• обезбедуваат метаболичка поддршка на невроните;
• ја регулираат концентрацијата на калиумови јони во меѓуклеточниот простор;
• учествуваат во отстранувањето на невротрансмитери, како глутаматот;
• придонесуваат за одржување на крвно-мозочната бариера;
• учествуваат во регулирањето на синаптичката функција.

9.2. Олигодендроцити

Олигодендроцитите ја создаваат миелинската обвивка во централниот нервен систем. Со тоа го забрзуваат преносот на нервните импулси и обезбедуваат метаболичка поддршка на аксоните.

9.3. Шванови клетки

Швановите клетки ја создаваат миелинската обвивка во периферниот нервен систем. Тие имаат значајна улога и во обновувањето на оштетените периферни нервни влакна.

9.4. Микроглија

Микроглијата претставува главна резидентна имунолошка клеточна популација на централниот нервен систем. Таа ги отстранува клеточните остатоци, учествува во имунолошката одбрана и ги регулира воспалителните процеси.

9.5. Епендимски клетки

Епендимските клетки ги обложуваат мозочните комори и централниот канал на 'рбетниот мозок. Специјализираните клетки на хориоидниот плексус учествуваат во создавањето на цереброспиналната течност.

10. Невронска пластичност и регенерација

10.1. Невропластичност

Невропластичноста е способноста на нервниот систем да ја менува својата функционална активност и организација како одговор на искуство, учење, повторување на активности, повреди или промени во средината. Пластичноста може да вклучува:

• промени во бројот и јачината на синаптичките врски;
• промени во бројот и структурата на дендритските боцки;
• промени во ефикасноста на синаптичкиот пренос;
• функционално реорганизирање на нервните мрежи;
• промени во активноста на гените и синтезата на протеините.

Два важни механизми на синаптичка пластичност се долготрајната потенцијација (LTP) и долготрајната депресија (LTD). Тие претставуваат долготрајно зголемување или намалување на ефикасноста на одредени синаптички врски и се поврзуваат со процесите на учење и памтење.

10.2. Регенерација на невроните

Способноста за регенерација зависи од делот на нервниот систем и од природата на оштетувањето. Во периферниот нервен систем, оштетените аксони можат да се обновуваат во одредени услови, особено ако клеточното тело е зачувано и ако се одржани соодветни услови за регенерација. Швановите клетки играат важна улога во овој процес.

Во централниот нервен систем, регенерацијата на аксоните е значително поограничена поради повеќе фактори, меѓу кои се инхибиторните молекули поврзани со миелинот и промените во ткивото по повреда. Невропластичноста може да овозможи функционално приспособување и без целосна регенерација на оштетените неврони.

11. Невроните во моторната контрола и рехабилитацијата

За студентите по специјална едукација и рехабилитација, познавањето на невронот е важно за разбирање на контролата на движењата, мускулниот тонус, рефлексите и функционалното обновување по повреди или заболувања.

11.1. Горни и долни моторни неврони

Горните моторни неврони се наоѓаат во моторните региони на мозочната кора и во одредени структури на мозочното стебло. Тие влијаат врз активноста на долните моторни неврони преку директни и индиректни нервни патишта.

Долните моторни неврони имаат клеточни тела во моторните јадра на кранијалните нерви или во предните рогови на 'рбетниот мозок. Нивните аксони ја инервираат скелетната мускулатура и претставуваат последната нервна врска во патот што ја предизвикува волевата мускулна контракција. Оштетувањето на овие два системи може да предизвика различни клинички знаци.

Овие наоди не се апсолутни и мора да се толкуваат во контекст на конкретното заболување, локализацијата на лезијата и времето поминато од повредата.

11.2. Рефлексен лак

Рефлексниот лак е нервен пат што овозможува брз и стереотипен одговор на одреден стимул.

Неговите основни елементи се:

1. Рецептор.
2. Сетилен неврон.
3. Центар за обработка во 'рбетниот мозок или мозочното стебло.
4. Моторен неврон.
5. Ефектор, како што е скелетниот мускул или жлездата.

Пример е пателарниот рефлекс. Ударот врз тетивата на квадрицепсот го растегнува мускулот и ги активира мускулните вретена. Сетилните импулси стигнуваат до 'рбетниот мозок, каде што преку директна возбудувачка синапса активираат моторни неврони на квадрицепсот. Следува контракција и екстензија на коленото. Овој рефлекс е класичен пример за моносинаптичка врска меѓу сетилен и моторен неврон, иако истовремено се активираат и дополнителни интерневронски патишта.

11.3. Клиничко значење на миелинот

Миелинот е неопходен за нормална брзина и сигурност на нервното спроведување. Неговото оштетување може да доведе до:

• мускулна слабост;
• нарушена координација;
• промени во сетилноста;
• нарушување на рамнотежата;
• забавени нервни реакции;
• замор и намалена функционална издржливост.

Кај мултиплекс склерозата, на пример, се јавува имунолошки посредувано оштетување на миелинот во централниот нервен систем. Кај некои периферни невропатии може да се оштети миелинот на периферните нерви, со нарушување на спроведувањето на импулсите. Овие примери покажуваат зошто анатомијата и физиологијата на невронот се важни за разбирање на невролошките нарушувања и планирањето на рехабилитацијата.

12. Сетилни неврони и прием на информации

Сетилните неврони ги пренесуваат информациите од рецепторите до централниот нервен систем. Рецепторите се специјализирани структури што реагираат на одредени видови стимули.

Главни видови рецептори се:

• Механорецептори – реагираат на допир, притисок, вибрации и механичко растегнување.
• Терморецептори – реагираат на температурни промени.
• Ноцицептори – реагираат на потенцијално штетни механички, термички или хемиски стимули.
• Хеморецептори – реагираат на хемиски супстанции и промени во хемискиот состав на средината.
• Фоторецептори – реагираат на светлина во ретината. 
• Проприорецептори – ги регистрираат положбата и движењето на телото, како и растегнувањето и напнатоста на мускулите и тетивите.

Во многу сетилни рецептори, стимулот предизвикува локална промена на мембранскиот потенцијал, наречена рецепторен или генераторен потенцијал. Ако оваа промена го достигне прагот на соодветниот нервен завршеток, се создаваат акциски потенцијали. На овој начин нервниот систем ги претвора физичките и хемиските стимули во електрични сигнали што можат да се пренесат и обработат.

13. Пренесување информации во нервните мрежи

Невроните ретко дејствуваат изолирано. Тие формираат нервни мрежи во кои информациите се обработуваат преку сложена комбинација на возбудувачки, инхибиторни и модулирачки врски. Во една поедноставена сетилно-моторна патека:

1. Рецепторот регистрира стимул.
2. Сетилниот неврон ја пренесува информацијата кон централниот нервен систем.
3. Интерневроните и другите нервни мрежи ја обработуваат информацијата.
4. Моторните неврони добиваат соодветни сигнали.
5. Ефекторниот орган создава одговор.

На пример, кога лицето ќе допре многу топол предмет, ноцицептивните рецептори се активираат и испраќаат сигнали кон 'рбетниот мозок. Нервните мрежи можат брзо да активираат повлекување на екстремитетот, додека информациите истовремено се пренесуваат кон повисоките мозочни центри за свесно доживување на болката. Ова покажува дека рефлексниот одговор и свесното осознавање на стимулот се поврзани, но не се идентични процеси.

14. Фактори што влијаат врз функцијата на невронот

Функционирањето на невроните зависи од многу внатрешни и надворешни фактори.

1. Концентрацијата на јоните

Промените во концентрацијата на натриум, калиум, калциум и хлорид можат да ја изменат возбудливоста и спроведувањето на нервните сигнали.

2. Кислородот и гликозата

Невроните имаат високи енергетски потреби. Недостатокот на кислород или гликоза може брзо да ја наруши синтезата на АТП, да ги наруши јонските градиенти и да доведе до оштетување на нервното ткиво.

3. Температурата

Значајните промени на температурата можат да влијаат врз активноста на јонските канали, брзината на нервното спроведување и ензимските процеси.

4. Лековите и токсичните супстанции

Некои супстанции влијаат врз јонските канали, рецепторите или разградувањето на невротрансмитерите. На пример, локалните анестетици ги блокираат напонски зависните натриумови канали и го спречуваат создавањето или спроведувањето на акциските потенцијали во нервните влакна.

5. Стареењето и заболувањата

Стареењето, воспалителните процеси, метаболичките нарушувања, повредите и невродегенеративните заболувања можат да влијаат врз структурата и функцијата на невроните и нивните синаптички врски.

15. Заклучок

Невронот е високо специјализирана клетка што претставува основа на комуникацијата во нервниот систем. Неговата анатомска организација – клеточно тело, дендрити, аксон, миелинска обвивка и синаптички завршетоци – е тесно поврзана со неговата физиолошка функција.

Преку промените на мембранскиот потенцијал, создавањето и спроведувањето на акциските потенцијали и синаптичкиот пренос, невроните ги обработуваат и пренесуваат информациите неопходни за сетилноста, движењето, автономната регулација и повисоките когнитивни функции.

Разбирањето на невронската функција е од особено значење за студентите по специјална едукација и рехабилитација, бидејќи претставува основа за разбирање на моторните нарушувања, сетилните дефицити, рефлексите, спастичноста, невролошките заболувања и принципите на невропластичноста во рехабилитациските процеси.

16. Прашања за повторување и проверка на знаењето

1. Што е неврон и која е неговата основна функција?
2. Кои се главните структурни делови на невронот?
3. Која е разликата меѓу дендритите и аксонот?
4. Која е функцијата на Нисловите телца и митохондриите?
5. Кои се разликите меѓу мултиполарните, биполарните и псевдоуниполарните неврони?
6. Како се класифицираат невроните според нивната функција?
7. Што претставува мембранскиот потенцијал во мирување?
8. Каква е улогата на натриум-калиумовата АТП-аза?
9. Кои се фазите на акцискиот потенцијал?
10. Што значи принципот „сè или ништо“?
11. Која е разликата меѓу апсолутниот и релативниот рефрактерен период?
12. Која е разликата меѓу континуираното и салтаторното спроведување?
13. Каква е улогата на миелинската обвивка и Ранвиеовите јазли?
14. Кои се основните делови на хемиската синапса?
15. Каква улога имаат калциумовите јони во ослободувањето на невротрансмитерите?
16. Која е разликата меѓу возбудувачките и инхибиторните синапси?
17. Што се временско и просторно сумирање?
18. Кои се главните функции на глијалните клетки?
19. Што е невропластичност и зошто е важна за рехабилитацијата?
20. Која е разликата меѓу горните и долните моторни неврони?
21. Кои се елементите на рефлексниот лак?
22. Како оштетувањето на миелинот може да влијае врз движењето и сетилноста?
23. Како невронот ја претвора информацијата од рецепторот во нервен импулс?
24. Зошто нормалното снабдување со кислород и гликоза е неопходно за функционирањето на невроните?

Физиологија на мазни мускули

1. Вовед и општи карактеристики

Мазните мускули се еден од трите основни типа мускулно ткиво во човечкото тело, заедно со скелетните и срцевите мускули. Тие имаат исклучително важна улога во одржувањето на хомеостазата, бидејќи учествуваат во регулирањето на дијаметарот на крвните садови, движењето на храната низ дигестивниот тракт, празнењето на мочниот меур, функцијата на репродуктивните органи и многу други неволни процеси. За разлика од скелетните мускули, кои главно се активираат под влијание на волјата, мазните мускули функционираат претежно неволно. Нивната активност се регулира преку автономниот нервен систем, хормоните, локалните хемиски фактори, механичкото растегнување и други физиолошки механизми. Називот „мазни мускули“ потекнува од нивниот микроскопски изглед. При набљудување со светлосен микроскоп, тие немаат карактеристична напречна испруга како скелетното и срцевото мускулно ткиво. Мазното мускулно ткиво е приспособено за долготрајна контракција, постепено развивање на сила и економично користење на енергијата. Овие својства се особено важни за органите што мора постојано да одржуваат одреден степен на мускулен тонус, како што се крвните садови и сфинктерите.

2. Распространетост и анатомска локализација

Мазното мускулно ткиво се наоѓа во ѕидовите на голем број внатрешни органи и структури. Неговата локализација е тесно поврзана со функцијата што ја извршува конкретниот орган. Најважните места каде што се среќаваат мазни мускули се:

• Крвни садови – во средниот слој на ѕидот, наречен туника медија. Контракцијата и релаксацијата на мазните мускули го регулираат дијаметарот на садовите и периферниот васкуларен отпор.
• Дигестивен систем – во ѕидовите на желудникот, тенкото и дебелото црево, како и во многу други делови на гастроинтестиналниот тракт. Овозможуваат мешање и придвижување на содржината.
• Дишни патишта – во ѕидовите на бронхиите и бронхиолите, каде што влијаат врз отпорот на протокот на воздух.
• Уринарен систем – во ѕидот на мочниот меур и уретерите, каде што учествуваат во транспортот на урината и празнењето на мочниот меур.
• Репродуктивен систем – во матката, јајцеводите, семеводите и други структури. Во матката се одговорни за контракциите за време на породувањето.
• Око – во ирисот и цилијарното тело, каде што учествуваат во регулирањето на големината на зеницата и приспособувањето на окото за гледање на различни растојанија.
• Кожа – во форма на мускули исправувачи на влакната (arrector pili), чија контракција предизвикува наежување.
• Сфинктери – во одредени делови од дигестивниот и уринарниот систем, каде што регулираат отворање и затворање на премините.

Мазни мускулни клетки се среќаваат и во други структури, како што се жолчните патишта и одредени жлезди.

3. Микроскопска и клеточна градба

3.1. Облик и големина на клетките

Основната структурна и функционална единица на мазното мускулно ткиво е мазната мускулна клетка, која се нарекува и миоцит. Мазните мускулни клетки најчесто имаат:

• Вретенест облик – пошироки се во средишниот дел и постепено се стеснуваат кон краевите.
• Едно јадро – најчесто сместено централно во клетката.
• Отсуство на напречна испруга – актинските и миозинските филаменти не се организирани во саркомери, какви што има во скелетните и срцевите мускули.
• Клеточна мембрана (сарколема) – ја ограничува клетката и учествува во преносот на сигнали.
• Саркоплазма – цитоплазма што ги содржи контрактилните протеини, органелите и другите клеточни компоненти.

Големината на клетките варира во зависност од органот и функционалната состојба. Вообичаено, клетките се долги десетици до неколку стотици микрометри, а нивната ширина е мала, најчесто неколку микрометри.

3.2. Јадро

Јадрото е централно поставено и содржи генетски материјал, одговорен за синтезата на протеините и регулирањето на клеточните функции. При контракција, клетката се скратува, а јадрото може да добие свиткан или спирален изглед. Ова е особено забележливо во хистолошките препарати на надолжно пресечени мазни мускулни клетки.

3.3. Контрактилни протеини

Главните протеини што учествуваат во контракцијата се:

• Актин – протеин што формира тенки филаменти.
• Миозин – протеин што формира дебели филаменти и има способност да ја претвора хемиската енергија во механичка работа.
• Калмодулин – протеин што врзува калциумови јони и учествува во започнувањето на контракцијата.
• Тропомиозин – протеин поврзан со актинските филаменти, кој учествува во регулирањето на интеракцијата меѓу актин и миозин.

За разлика од скелетните мускули, мазните мускули немаат тропонински комплекс како главен регулатор на контракцијата. Регулацијата првенствено се одвива преку калциумот, калмодулинот и миозин-лесноверижната киназа.

3.4. Густи телца и организација на филаментите

Во мазните мускулни клетки постојат густи телца (dense bodies), кои се функционално споредливи со одредени структурни точки на прицврстување во напречноиспругастите мускули. Тие се наоѓаат во цитоплазмата и во близина на клеточната мембрана. Актинските филаменти се прицврстуваат за нив, што овозможува пренесување на силата низ клетката. Бидејќи контрактилните филаменти се поставени косо и во повеќе насоки, мазните мускулни клетки можат значително да ја променат должината и обликот без да ја изгубат способноста за создавање сила.

3.5. Саркоплазматски ретикулум и калциум

Саркоплазматскиот ретикулум е мембранска мрежа што учествува во складирањето и ослободувањето на калциумовите јони. Кај мазните мускули тој е помалку развиен отколку кај скелетните мускули. Калциумот може да навлезе во клетката и од екстрацелуларната течност преку калциумови канали во клеточната мембрана. Ова е особено значајно за регулирањето на контракцијата на мазните мускули на крвните садови. Во клеточната мембрана постојат и мали вдлабнувања наречени кавеоли (caveolae), кои учествуваат во организацијата на сигналните процеси и во регулирањето на движењето на јоните.

4. Видови мазно мускулно ткиво

Мазното мускулно ткиво традиционално се дели на два главни функционални типа:

• Единечно (висцерално) мазно мускулно ткиво.
• Повеќеединично мазно мускулно ткиво.

Оваа поделба се заснова првенствено на начинот на кој клетките комуницираат меѓусебно и на начинот на кој се активираат.

4.1. Единечно (висцерално) мазно мускулно ткиво

Во овој тип, клетките се функционално поврзани преку меѓуклеточни споеви, наречени gap junctions. Преку нив јоните и електричните сигнали можат да се пренесуваат од една клетка на друга. Како резултат, поголема група клетки може да се контрахира координирано, како функционална целина. Локализација: црева, матка, уретери и делови од мочниот меур.

Функција: перисталтика, координирани контракции и придвижување на содржината низ шупливите органи.

4.2. Повеќеединично мазно мускулно ткиво

Во овој тип клетките функционираат порелативно независно, имаат помалку функционални меѓуклеточни споеви и се под попрецизна нервна контрола. Нивната активност може да се регулира индивидуално или во мали групи. 

Локализација: мускулите на ирисот, цилијарниот мускул и мускулите исправувачи на влакната во кожата. Некои крвни садови имаат и функционални карактеристики на овој тип.

Функција: прецизна контрола на дијаметарот на зеницата, приспособување на очната леќа и движење на влакната. Важно е да се нагласи дека оваа поделба претставува поедноставен модел. Во човечкото тело постојат и преодни функционални карактеристики, а не сите мазни мускули се вклопуваат целосно во една од двете категории.

5. Физиологија на мазните мускули

Физиологијата на мазните мускули ги проучува механизмите преку кои тие примаат сигнали, развиваат сила, се контрахираат, одржуваат тонус и се релаксираат.

5.1. Основни физиолошки својства

Мазните мускули имаат неколку карактеристични својства:

1. Возбудливост – способност да реагираат на нервни, хормонални, механички и хемиски стимули.

2. Контрактилност – способност да развиваат сила и да ја менуваат должината во одговор на соодветен стимул.

3. Еластичност – способност да се враќаат кон претходната форма по престанување на дејството на сила, во рамките на физиолошките можности на ткивото.

4. Пластичност и адаптација кон растегнување – способност да се приспособуваат на промените на должината и притисокот. Ова е особено важно за мочниот меур, желудникот и другите шупливи органи.

5. Тоничност – способност да одржуваат продолжена контракција и одредено ниво на напнатост, често со мала потрошувачка на енергија.

6. Ритмичност кај одредени мазни мускули – способност за повторувачки контракции, како што се оние во дигестивниот тракт и уретерите.

Не сите мазни мускули ги изразуваат овие својства во иста мера. Нивното функционирање зависи од локализацијата, нервната регулација и потребите на органот.

6. Механизам на контракција на мазните мускули

Контракцијата на мазните мускули се разликува од контракцијата на скелетните мускули, иако во двата типа ткиво силата се создава преку интеракција на актинските и миозинските филаменти. Главната разлика е во начинот на кој се регулира активноста на миозинот.

Фаза 1. Зголемување на концентрацијата на калциум

Контракцијата започнува кога концентрацијата на слободните калциумови јони во цитоплазмата се зголемува. Калциумот може да потекнува од два извора:

• Од екстрацелуларната течност, преку калциумови канали во клеточната мембрана.
• Од внатрешните резерви во саркоплазматскиот ретикулум.

Зголемувањето на концентрацијата на калциум може да биде предизвикано од нервни импулси, хормони, локални медијатори, механичко растегнување или спонтана електрична активност.

Фаза 2. Врзување на калциумот со калмодулин

Калциумовите јони се врзуваат за калмодулинот, со што се формира комплекс калциум–калмодулин. Овој комплекс дејствува како сигнален регулатор и го активира следниот ензим во процесот на контракција.

Фаза 3. Активирање на миозин-лесноверижната киназа

Комплексот калциум–калмодулин ја активира миозин-лесноверижната киназа (myosin light-chain kinase, MLCK). Овој ензим има централна улога во започнувањето на контракцијата на мазните мускули.

Фаза 4. Фосфорилација на миозинот

Активираната MLCK ги фосфорилира лесните вериги на миозинот, користејќи АТП како извор на енергија. Фосфорилацијата ја зголемува активноста на миозинот и му овозможува ефикасно да комуницира со актинските филаменти.

Фаза 5. Интеракција меѓу актин и миозин

Миозинските глави се врзуваат за актинските филаменти и вршат циклични движења, при што филаментите се лизгаат едни покрај други. На овој начин клетката се скратува или развива сила против отпорот на околното ткиво. За овој процес е потребен АТП. Енергијата од неговата хидролиза овозможува повторување на циклусот на интеракција меѓу актин и миозин.

Фаза 6. Релаксација

Релаксацијата започнува кога концентрацијата на калциум во цитоплазмата се намалува и се намалува активноста на MLCK. Ензимот миозин-лесноверижна фосфатаза (myosin light-chain phosphatase, MLCP) ги отстранува фосфатните групи од миозинските лесни вериги. Со тоа се намалува активноста на миозинот и се овозможува престанување на контракцијата. Релаксацијата може да биде поттикната од различни механизми, меѓу кои се активирањето на одредени рецептори, зголемувањето на цикличниот АМП (cAMP) или цикличниот ГМП (cGMP), како и намалувањето на достапноста на калциум.

Запомнете го основниот редослед:

• Зголемување на Ca²⁺ во цитоплазмата
• Врзување со калмодулин
• Активирање на MLCK
• Фосфорилација на миозин

Интеракција актин–миозин → контракција

7. Како се разликува контракцијата на мазните од скелетните мускули?

Иако мазните мускули вообичаено се контрахираат побавно, тоа не значи дека секоја нивна контракција е слаба. Тие можат да развијат значителна сила и да ја одржуваат подолг период.

8. Енергетски механизми и состојба на „закачка“ (latch state)

Една од најзначајните особености на мазните мускули е способноста да одржуваат сила со релативно мала потрошувачка на АТП. Во одредени услови, мазните мускули влегуваат во состојба наречена latch state. Во оваа состојба, дел од мостовите меѓу актин и миозин остануваат функционално прикачени подолго време, иако циклусот на нивното одвојување и повторно прикачување е забавен. Овој механизам овозможува одржување на мускулниот тонус со мала потрошувачка на енергија. Пример е одржувањето на крвниот притисок преку постојаниот тонус на мазните мускули во артериолите. Сличен принцип придонесува за одржување на тонусот во одредени сфинктери.

9. Нервна регулација на мазните мускули

Мазните мускули се регулираат во значителна мера од автономниот нервен систем, кој се состои од симпатички и парасимпатички дел. Сепак, ефектот на нервната стимулација не е секогаш ист. Тој зависи од видот на рецепторот, органот, невротрансмитерот и физиолошката состојба.

9.1. Симпатички нервен систем

Симпатичкиот нервен систем има важна улога во реакциите на организмот при стрес, физичка активност и одржување на циркулацијата. Примери за неговото дејство се:

• Контракција на мазните мускули на многу крвни садови преку α₁-адренергичните рецептори.
• Релаксација на мазните мускули на одредени крвни садови преку β₂-адренергичните рецептори.
• Релаксација на мазните мускули во бронхиите преку β₂-рецепторите.
• Контракција на мускулите исправувачи на влакната во кожата.

Овие ефекти не се универзални за сите органи, бидејќи зависат од рецепторите и нивната распределба.

9.2. Парасимпатички нервен систем

Парасимпатичкиот нервен систем е особено важен за функциите поврзани со варењето, празнењето на мочниот меур и одредени репродуктивни функции. Примери се:

• Зголемување на мотилитетот на дигестивниот тракт.
• Поттикнување на контракцијата на детрузорот, мускулот на мочниот меур, преку мускарински рецептори.
• Контракција на сфинктерот на зеницата, што доведува до миоза, односно стеснување на зеницата.
• Контракција на цилијарниот мускул при акомодација за гледање на блиски предмети.

9.3. Невротрансмитери

Најважните невротрансмитери што учествуваат во регулацијата на мазните мускули се ацетилхолинот и норадреналинот. Во зависност од органот, улога имаат и азотниот оксид (NO), пуринските соединенија и други сигнални молекули. Важно е да се разбере дека нервните завршетоци кај мазните мускули често ослободуваат невротрансмитери од проширувања по должината на нервните влакна. Така, сигналот може да влијае врз повеќе клетки во околното ткиво, а не само врз една клетка преку строго дефинирана нервно-мускулна спојка како кај скелетниот мускул.

10. Хормонална, хемиска и механичка регулација

Покрај нервниот систем, активноста на мазните мускули се регулира и преку хормони, локални медијатори и механички стимули.

Хормонална регулација

Некои хормони директно или индиректно влијаат врз контракцијата на мазните мускули.

Окситоцин – ја стимулира контракцијата на миометриумот, мускулниот слој на матката, особено за време на породувањето.

Ангиотензин II – предизвикува контракција на мазните мускули на многу крвни садови и придонесува за зголемување на крвниот притисок.

Вазопресин – преку V₁-рецепторите може да предизвика вазоконстрикција.

Адреналин – може да предизвика контракција или релаксација во зависност од типот на рецепторот и органот.

Локални хемиски фактори

Во крвните садови, локалните фактори се особено значајни за регулирање на протокот на крв.

Азотен оксид (NO) – ја поттикнува релаксацијата на васкуларните мазни мускули преку сигналниот пат cGMP.

Ендотелин-1 – е моќен вазоконстриктор.

Намален кислород и зголемени метаболички потреби – во многу ткива придонесуваат за локална вазодилатација преку повеќе механизми.

Простагландини – дејствуваат различно зависно од типот и ткивото.

Механичка регулација

Растегнувањето на мазните мускули може да предизвика промени во нивната електрична активност и контрактилност.

Овој механизам е важен во:

• Мочниот меур, кој се растегнува при акумулација на урина.
• Цревата, каде што растегнувањето од содржината може да поттикне перисталтички рефлекси.
• Крвните садови, каде што промените во притисокот и дијаметарот влијаат врз мускулниот тонус.

11. Функции на мазните мускули во различни органски системи

11.1. Кардиоваскуларен систем

Мазните мускули во ѕидовите на крвните садови го регулираат нивниот дијаметар.

• Вазоконстрикција – стеснување на крвниот сад.
• Вазодилатација – проширување на крвниот сад.

Со овие механизми се регулира периферниот васкуларен отпор, распределбата на крвта меѓу органите и одржувањето на артерискиот крвен притисок. Особено важна е улогата на артериолите, кои се значајни отпорни крвни садови.

11.2. Дигестивен систем

Мазните мускули на дигестивниот тракт учествуваат во мешањето и придвижувањето на храната.

Перисталтика – координирани контракции што ја придвижуваат содржината.

Сегментација – локални контракции што ја мешаат цревната содржина.

Контрола на сфинктерите – регулирање на преминот меѓу одделни делови од дигестивниот тракт.

Контракциите се координираат со ентеричниот нервен систем, локалните сигнали и автономната нервна регулација.

11.3. Респираторен систем

Мазните мускули во бронхиите и бронхиолите го регулираат дијаметарот на дишните патишта.

Бронхоконстрикција – стеснување на дишните патишта.

Бронходилатација – проширување на дишните патишта.

Прекумерната бронхоконстрикција е еден од механизмите што придонесуваат за отежнато дишење кај астмата.

11.4. Уринарен систем

Мазните мускули на уретерите создаваат перисталтички бранови што ја придвижуваат урината кон мочниот меур. Во мочниот меур, мазниот мускулен слој наречен детрузор се контрахира при мокрење. Во фазата на складирање на урината, детрузорот главно е релаксиран, додека излезниот механизам на мочниот меур ја одржува континенцијата.

11.5. Репродуктивен систем

Во матката мазните мускули го формираат миометриумот. Нивните контракции стануваат особено значајни за време на породувањето, кога помагаат во исфрлањето на плодот. Во репродуктивниот систем на мажот, мазните мускули учествуваат во транспортот на сперматозоидите низ семеводите за време на ејакулацијата.

11.6. Око

Во ирисот, кружно поставените мускулни влакна на сфинктерот на зеницата ја стеснуваат зеницата, додека радијалните влакна на дилататорот ја прошируваат. Цилијарниот мускул ја менува напнатоста на цинуларните влакна, овозможувајќи промена на закривеноста на леќата при гледање на различни растојанија.

11.7. Кожа

Мускулите исправувачи на влакната се прицврстени за фоликулите на влакната и за дермисот.

При нивна контракција, влакната се исправаат и се појавува наежување. Кај човекот овој одговор има ограничена улога во терморегулацијата, но претставува карактеристичен автономен рефлекс.

12. Мускулен тонус, перисталтика и сфинктерска функција

Мускулен тонус

Мускулниот тонус е постојано присутен, променлив степен на напнатост на мускулното ткиво. Кај мазните мускули тој е особено значаен за одржување на дијаметарот на крвните садови и затвореноста на одредени сфинктери. Тонусот не значи дека сите мускулни клетки се постојано максимално контрахирани. Наместо тоа, тој претставува динамичка рамнотежа меѓу механизмите што ја поттикнуваат и оние што ја намалуваат контракцијата.

Перисталтика

Перисталтиката е брановидно движење на ѕидот на шупливите органи. Во дигестивниот тракт, контракцијата зад содржината и релаксацијата пред неа придонесуваат за нејзино насочено придвижување. Перисталтичките движења се координираат со помош на ентеричниот нервен систем и други локални механизми. Сличен принцип на ритмички контракции постои и во уретерите.

Сфинктерска функција

Сфинктерите се структури што го регулираат преминот низ отворите и каналите. Многу од нив содржат мазно мускулно ткиво и одржуваат тонус во мирување. Примери се внатрешниот анален сфинктер и внатрешниот уретрален сфинктер. Нивната активност е координирана со нервните рефлекси и функцијата на околните мускули.

Треба да се прави разлика меѓу внатрешниот анален сфинктер, кој е составен од мазни мускули, и надворешниот анален сфинктер, кој е составен од напречноиспругасто скелетно мускулно ткиво.

13. Примена на знаењето во медицината и рехабилитацијата

Разбирањето на мазните мускули има директна примена во медицината, физиотерапијата, специјалната едукација и рехабилитацијата, бидејќи многу физиолошки функции зависат од нивната правилна работа.

Артериска хипертензија: зголемениот тонус на мазните мускули во артериолите може да придонесе за зголемување на периферниот васкуларен отпор. Сепак, хипертензијата е мултифакторна состојба и не може да се објасни само со контракцијата на мазните мускули.

Бронхијална астма: стеснувањето на бронхиите поради контракција на мазните мускули, заедно со воспалението и отокот на слузницата, придонесува за ограничување на протокот на воздух.

Гастроинтестинални нарушувања: нарушувањата во мотилитетот на мазните мускули можат да доведат до забавено празнење на желудникот, запек или други проблеми со транспортот на содржината.

Неврогени нарушувања на мочниот меур: оштетувањата на нервните патишта можат да ја нарушат координацијата меѓу контракцијата на детрузорот и функцијата на сфинктерите. Ова е важно кај лица со повреди на 'рбетниот мозок и одредени невролошки состојби.

Репродуктивни нарушувања: недоволните или некоординираните контракции на матката можат да влијаат врз текот на породувањето, додека претераните контракции може да бидат поврзани со болни состојби.

Фармаколошка примена: многу лекови дејствуваат врз мазните мускули преку рецепторите, јонските канали или интрацелуларните сигнални патишта. Примери се бронходилататорите, одредени антихипертензивни лекови и лековите што влијаат врз мотилитетот на дигестивниот тракт.

Кај студентите по специјална едукација и рехабилитација, овие сознанија се значајни за разбирање на автономните функции, последиците од невролошките оштетувања и потребата од мултидисциплинарен пристап при рехабилитацијата.

14. Заклучок

Мазните мускули се специјализирано мускулно ткиво што овозможува автоматска и координирана работа на внатрешните органи. Нивната вретенеста клеточна градба, отсуството на саркомери, регулацијата преку калциум–калмодулин–MLCK и способноста за долготрајна контракција ги разликуваат од скелетните и срцевите мускули.

Нивната улога е суштинска за циркулацијата, дишењето, варењето, мокрењето и репродукцијата. Затоа, познавањето на нивната анатомија и физиологија претставува важна основа за разбирање на нормалното функционирање на човечкиот организам и на многу патолошки состојби што се значајни за медицината и рехабилитацијата.

15. Прашања за проверка на знаењето

Изберете по еден одговор за секое прашање, а потоа проверете го резултатот.

1. Која е основната морфолошка карактеристика на мазните мускулни клетки?

• Имаат напречна испруга и повеќе јадра
• Вретенести се и најчесто имаат едно централно јадро
• Имаат разгранети клетки со интеркаларни дискови

2. Кој протеин го врзува Ca²⁺ при контракцијата на мазните мускули?

• Тропонин C
• Хемоглобин
• Калмодулин

3. Кој ензим непосредно ја започнува регулацијата на миозинот при контракција?

• Миозин-лесноверижната киназа (MLCK)
• Ацетилхолинестераза
• ДНК-полимераза

4. Каде најчесто се среќава единечно мазно мускулно ткиво?

• Во скелетните мускули на екстремитетите
• Во ѕидовите на цревата
• Во срцевите комори

5. Која е главната функција на мазните мускули во артериолите?

• Создавање на црвени крвни клетки
• Регулирање на васкуларниот отпор преку промена на дијаметарот
• Пренесување на нервни импулси до мозокот

6. Кој мазен мускулен слој го празни мочниот меур?

• Детрузорот
• Миометриумот
• Дијафрагмата

7. Што претставува перисталтиката?

• Пренос на кислород со хемоглобинот
• Ритмичка електрична активност на срцето
• Брановидно движење што ја придвижува содржината низ шуплив орган

8. Кој гласнички систем често посредува во релаксацијата на васкуларните мазни мускули под дејство на NO?

• cGMP
• Тропонин
• Млечна киселина