Кровообмін у головному мозку

Головний мозок кровопостачається  в основному внутрішньою сонною артерією, а спинний – хребтовою. Хребтова артерія відходить від підключичної, проходить через отвори у поперечних відростках шийних хребців і досягає великого потиличного отвору. Тут ліва та права хребетні артерії з’єднуються і утворюють основну артерію, що йде по однойменній борозні мосту і через свої гілки анастомозує з гілками внутрішньої’сонної артерії, утворюючи коло Вілізія в ділянці турецького сідла. Від хребетної артерії відходять передня та задня спинномозкові артерії, що кровопостачають спинний мозок. У ділянці турецького сідла на основі мозку знаходиться внутрішня сонна артерія, від якої відходять гілки, що кровопостачають головний мозок.

Вени головного мозку поділяються на глибокі та поверхневі. Поверхневі впадають у венозні пазухи твердої мозкової оболонки, а глибокі вени зливаються в ділянці верхньої стінки III шлуночка і утворюють найбільшу вену мозку (Галейа), яка впадає у пряму пазуху твердої мозкової оболонки. З пазух венозна кров відтікає у внутрішню яремну вену.

Гематоенцефалі́чний бар'є́р - це фізіологічний бар'єр, що відмежовує кров від цереброспінальної рідини та внутрішнього середовища центральної нервової системи, для того щоб зберегти сталість останнього. Концентрація багатьох речовин, таких як амінокислоти, гормони, іони металів, у крові постійно змінюється особливо різко після прийому їжі або фізичних навантажень. Більшість органів можуть толерувати такі зміни, проте на функціонування ЦНС вони могли б мати згубний характер призводячи до хаотичного генерування нервових імпульсів окремими нейронами, оскільки багато із речовин крові (наприклад амінокислота гліцин та гормон норадреналін) виконують функцію нейромедіаторів, а деякі іони (наприклад K⁺) можуть змінювати збудливість нервових клітин.

Структура гематоенцефалічного  бар'єру

У створенні гематоенцефалічного бар'єру задіяні такі структури:

• Ендотелій капілярів, клітини якого дуже міцно і близько з'єднані між собою за допомогою щільних контактів, внаслідок чого капіляри ЦНС найменш проникні у всьому тілі. Ця складова є найважливішою у створенні ГЕБ.
• Порівняно товста базальна мембрана, що оточує зовні кожен капіляр.
• Цибулиноподібні «ніжки» астроцитів, які щільно обліплюють капіляри. Хоча ці структури роблять внесок у створення ГЕБ, їхня роль полягає не стільки у безпосередньому забезпеченні непроникності, скільки в тому, що вони стимулюють ендотеліоцити до утворення щільних контактів.

Проникність гематоенцефалічного  бар'єру

Гематоенцефалічний бар'єр має вибіркову проникність: через  нього шляхом полегшеної дифузії можуть транспортуватись речовини необхідні для живлення ЦНС: глюкоза (за участі транспортера GLUT 1), незамінні амінокислоти та деякі електроліти. Ліпіди (жири, жирні кислоти) та низькомолекулярні жиророзчинні речовини (кисень, вуглекислий газ, етанол, нікотин, анестетики) можуть пасивно дифундувати через мембрани ГЕБ. Такі речовини як білки, більшість токсинів та продуктів метаболізму не можуть його подолати, а низькомолекулярні замінні амінокислоти та іони калію навіть активно викачуються із мозку в кров. Зокрема для підтримання низької концентрації K⁺ використовується унікальний Na⁺-K⁺-2Cl^- котранспортер.

Проходження речовин у зворотному напряму — із мозку в кров — контролюється значно менше, через те, що цереброспінальна речовина відтікає у венозне русло через ворсинки павутинної оболонки.

Розподіл гематоенцефалічного  бар'єру

ГЕБ не однаковий у  різних ділянках центральної нервової системи, наприклад у судинних сплетеннях шлуночків мозку капіляри добре проникні, проте вони оточені клітинами епендими, котрі вже з'єднані між собою щільними контактами. Інколи бар'єр у судинних сплетеннях відрізняють від гематоенцефалічного і називають гемато-спинномозковорідинним, хоча вони мають багато спільного.

Деяким функціональним структурам мозку гематоенцефалічний бар'єр перешкоджає виконувати їхню роботу, тому вони його позбавлені, ці ділянки об'єднані під назвою навколошлуночкові органи, оскільки розташовані поблизу шлуночків мозку. Наприклад центр блювання у довгастому мозку біля четвертого шлуночка, повинен стежити за наявністю у крові отруйних речовин. А гіпоталамус, що знаходиться на дні третього шлуночка, має постійно відчувати хімічний склад крові щоб регулювати водно-сольовий баланс, температуру тіла та багато інших фізіологічних показників. Зокрема він проявляє активність у відповідь на дію таких білків крові як ангіотензин ІІ, що стимулює пиття, та інтерлейкін-1, який спричинює гарячку.

Гематоенцефалічний бар'єр також  недорозвинутий у новонароджених і  немовлят, через що вони особливо чутливі  до токсичних речовин.