Alai

Lidský nervový systém lze rozdělit na dva vzájemně se ovlivňující subsystémy: periferní nervový systém (PNS) a centrální nervový systém (CNS). CNS se skládá z mozku a míchy. Periferní nervový systém je rozsáhlá síť nervů spojujících CNS se svaly a smyslovými strukturami. Vztah těchto systémů je znázorněn na obrázku 1.

Obrázek 1. Na tomto obrázku jsou znázorněny základní součásti lidské nervové soustavy. Centrální nervová soustava (CNS) se skládá z mozku a míchy. Navazuje na periferní nervovou soustavu (PNS), síť nervů, která se rozprostírá po celém těle.

Centrální nervová soustava

Mozog je nejsložitější a nejcitlivější orgán v těle. Je zodpovědný za všechny funkce těla, včetně toho, že slouží jako koordinační centrum pro všechny vjemy, pohyblivost, emoce a intelekt. Ochranu mozku zajišťují kosti lebky, které jsou zase kryty pokožkou hlavy, jak je znázorněno na obr. 2. Vlasová pokožka se skládá z vnější vrstvy kůže, která je volně spojena s aponeurózou, plochou, širokou šlachovou vrstvou, která ukotvuje povrchové vrstvy kůže. Periost pod aponeurózou pevně obklopuje kosti lebky a poskytuje jim ochranu, výživu a schopnost obnovy kostí. Pod kostěnou vrstvou lebky jsou tři vrstvy blan nazývané meningy, které obklopují mozek. Vzájemná poloha těchto blan je znázorněna na obrázku 2. Meningeální vrstva nejblíže kostem lebky se nazývá dura mater (doslova znamená tvrdá matka). Pod dura mater leží arachnoid mater (doslova pavoučí matka). Nejvnitřnější meningeální vrstva je jemná blána zvaná pia mater (doslova něžná matka). Na rozdíl od ostatních meningeálních vrstev pia mater pevně přiléhá ke stočenému povrchu mozku. Mezi arachnoideou a pia mater se nachází subarachnoidální prostor. Subarachnoidální prostor v této oblasti je vyplněn mozkomíšním mokem (CSF). Tuto vodnatou tekutinu produkují buňky choroidálního plexu – oblasti v každé mozkové komoře, které se skládají z kubických epitelových buněk obklopujících hustá kapilární ložiska. CSF slouží k dodávání živin a odstraňování odpadních látek z nervových tkání.

Obrázek 2. Vrstvy tkáně obklopující lidský mozek zahrnují tři meningeální membrány: dura mater, arachnoid mater a pia mater. (kredit: úprava práce National Institutes of Health)

Krevně-mozková bariéra

Tkáně CNS mají dodatečnou ochranu v tom, že nejsou vystaveny působení krve nebo imunitního systému tak jako jiné tkáně. Cévy, které zásobují mozek živinami a dalšími chemickými látkami, leží na vrcholu pia mater. Kapiláry spojené s těmito cévami v mozku jsou méně propustné než kapiláry na jiných místech těla. Kapilární endotelové buňky tvoří těsné spoje, které řídí přenos krevních složek do mozku. Kromě toho mají lebeční kapiláry mnohem méně fenestrů (pórovitých struktur, které jsou uzavřeny membránou) a pinocytotických vezikul než jiné kapiláry. V důsledku toho mají materiály v oběhovém systému velmi omezenou schopnost přímé interakce s CNS. Tento jev se označuje jako hematoencefalická bariéra.

Hematoencefalická bariéra chrání mozkomíšní mok před kontaminací a může být poměrně účinná při vyloučení potenciálních mikrobiálních patogenů. V důsledku této obrany se v mozkomíšním moku nenachází normální mikrobiota. Hematoencefalická bariéra také brání průniku mnoha léčiv do mozku, zejména sloučenin, které nejsou rozpustné v lipidech. To má hluboké důsledky pro léčbu zahrnující infekce CNS, protože pro léky je obtížné překonat hematoencefalickou bariéru a interagovat s patogeny, které způsobují infekce.

Mícha má také ochranné struktury podobné těm, které obklopují mozek. Uvnitř kostí obratlů se nacházejí pleny dura mater (někdy nazývané durální pochva), arachnoid mater, pia mater a hematoencefalická bariéra, která kontroluje přenos krevních složek z cév spojených s míchou.

Aby patogeny způsobily infekci v CNS, musí úspěšně překonat hematoencefalickou bariéru nebo hematoencefalickou bariéru. Různé patogeny k tomu využívají různé faktory virulence a mechanismy, ale obecně je lze rozdělit do čtyř kategorií: intercelulární (nazývané také paracelulární), transcelulární, usnadněné leukocyty a nehematogenní. Mezibuněčný vstup zahrnuje použití mikrobiálních faktorů virulence, toxinů nebo procesů zprostředkovaných zánětem k průchodu mezi buňkami hematoencefalické bariéry. Při transcelulárním vstupu prochází patogen přes buňky hematoencefalické bariéry pomocí faktorů virulence, které mu umožňují přilnout a spustit vychytávání pomocí vakuol nebo mechanismů zprostředkovaných receptory. Vstup usnadněný leukocyty je mechanismus trojského koně, ke kterému dochází, když patogen infikuje leukocyty periferní krve, aby se dostal přímo do CNS. Nehematogenní vstup umožňuje patogenům vstoupit do mozku, aniž by narazily na hematoencefalickou bariéru; dochází k němu, když patogeny cestují podél čichového nebo trojklanného lebečního nervu, které vedou přímo do CNS.

Periferní nervový systém

PNS je tvořen nervy, které spojují orgány, končetiny a další anatomické struktury těla s mozkem a míchou. Na rozdíl od mozku a míchy není PNS chráněn kostí, mozkovými blánami ani krevní bariérou, a proto jsou nervy PNS mnohem náchylnější k poranění a infekci. Mikrobiální poškození periferních nervů může vést k brnění nebo necitlivosti známé jako neuropatie. Tyto příznaky mohou být vyvolány také úrazem a neinfekčními příčinami, jako jsou léky nebo chronická onemocnění, například cukrovka.

Buňky nervové soustavy

Tkáně PNS a CNS jsou tvořeny buňkami zvanými gliové buňky (neurogliové buňky) a neurony (nervové buňky). Gliové buňky pomáhají při organizaci neuronů, poskytují lešení pro některé aspekty funkce neuronů a pomáhají při zotavování po nervovém poškození.

Neurony jsou specializované buňky, které se nacházejí v celém nervovém systému a které přenášejí signály nervovým systémem pomocí elektrochemických procesů. Základní struktura neuronu je znázorněna na obrázku 3. Buněčné tělo (neboli soma) je metabolickým centrem neuronu a obsahuje jádro a většinu buněčných organel. Množství jemně rozvětvených výběžků vycházejících ze somatu se nazývá dendrity. Soma také vytváří protáhlé prodloužení zvané axon, které je zodpovědné za přenos elektrochemických signálů prostřednictvím složitých procesů transportu iontů. Axony některých typů neuronů mohou v lidském těle dosahovat délky až jednoho metru. Pro usnadnění přenosu elektrochemických signálů mají některé neurony kolem axonu myelinovou pochvu. Myelin tvořený buněčnými membránami gliových buněk, jako jsou Schwannovy buňky v PNS a oligodendrocyty v CNS, obklopuje a izoluje axon, čímž výrazně zvyšuje rychlost přenosu elektrochemického signálu podél axonu. Na konci axonu se tvoří četné větve, které jsou zakončeny cibulkami zvanými synaptická zakončení. Neurony vytvářejí spoje s jinými buňkami, například s jiným neuronem, se kterými si vyměňují signály. Tyto spoje, které jsou vlastně mezerami mezi neurony, se označují jako synapse. V každé synapsy se nachází presynaptický neuron a postsynaptický neuron (nebo jiná buňka). Synaptické zakončení axonu presynaptického terminálu tvoří synapsi s dendritem, somatem nebo někdy i axonem postsynaptického neuronu, případně s částí jiného typu buňky, například svalové buňky. Synaptické terminály obsahují vezikuly naplněné chemickými látkami zvanými neurotransmitery. Když elektrochemický signál pohybující se po axonu dosáhne synapse, vezikuly se spojí s membránou a uvolní se neurotransmitery, které difundují přes synapsi a vážou se na receptory na membráně postsynaptické buňky, čímž mohou iniciovat reakci v této buňce. Tato reakce v postsynaptické buňce může zahrnovat další šíření elektrochemického signálu pro přenos informace nebo kontrakci svalového vlákna.

Obrázek 3. (a) Myelinizovaný neuron je spojen s oligodendrocyty. Oligodendrocyty jsou typem gliových buněk, které v CNS vytvářejí myelinovou pochvu, jež izoluje axon, takže elektrochemické nervové impulzy jsou přenášeny efektivněji. (b) Synapse se skládá z axonálního konce presynaptického neuronu (nahoře), který uvolňuje neurotransmitery, jež překračují synaptický prostor (neboli štěrbinu) a vážou se na receptory na dendritech postsynaptického neuronu (dole).

Meningitida a encefalitida

Přestože lebka poskytuje mozku vynikající obranu, může se při infekcích stát problematickou. Jakýkoli otok mozku nebo mozkových blan, který vznikne v důsledku zánětu, může způsobit nitrolební tlak, což vede k vážnému poškození mozkových tkání, které mají v nepružných kostech lebky omezený prostor pro roztažení. Termín meningitida se používá pro označení zánětu mozkových blan. Typickými příznaky mohou být silná bolest hlavy, horečka, světloplachost (zvýšená citlivost na světlo), ztuhlost šíje, křeče a zmatenost. Zánět mozkové tkáně se nazývá encefalitida a u pacientů se kromě letargie, křečí a změn osobnosti projevují podobné příznaky jako u meningitidy. Pokud zánět postihne jak mozkové pleny, tak mozkovou tkáň, nazývá se tento stav meningoencefalitida. Všechny tři formy zánětu jsou závažné a mohou vést ke slepotě, hluchotě, kómatu a smrti.

Meningitidu a encefalitidu může způsobit mnoho různých typů mikrobiálních patogenů. Tyto stavy však mohou vzniknout i z neinfekčních příčin, jako jsou úrazy hlavy, některé druhy rakoviny a některé léky, které vyvolávají zánět. Ke zjištění, zda je zánět způsoben patogenem, se provádí lumbální punkce, při níž se získá vzorek mozkomíšního moku. Pokud CSF obsahuje zvýšené množství bílých krvinek a abnormální hladiny glukózy a bílkovin, znamená to, že zánět je reakcí na infekciinflinin.

Vyplňte prázdné místo

Tělo buňky neuronu se nazývá __________.

Zobrazit odpověď

Tělo buňky neuronu se nazývá soma.

Signál se přenáší po __________ nervové buňky.

Zobrazit odpověď

Signál se přenáší po axonu nervové buňky.

Zobrazit odpověď

Krevně-mozková bariéra zabraňuje přístupu mikrobů v krvi k centrálnímu nervovému systému.

Na __________ je soubor membrán, které pokrývají a chrání mozek.

Zobrazit odpověď

Meningy jsou souborem membrán, které pokrývají a chrání mozek.

Přemýšlejte o tom

1. Krátce popište obranu mozku proti úrazům a infekcím.
2. Popsat, jak se tvoří hematoencefalická bariéra.
3. Označit zobrazený typ buňky a následující struktury: axon, dendrit, myelinová pochva, soma a synapse.

Kritické myšlení

Jakou důležitou funkci plní hematoencefalická bariéra? Jak může být tato bariéra někdy problematická?

1. Yuki, Nobuhiro a Hans-Peter Hartung, „Guillain-Barré syndrom,“ New England Journal of Medicine 366, č. 24 (2012): 2294-304. ↵
2. Cao-Lormeau, Van-Mai, Alexandre Blake, Sandrine Mons, Stéphane Lastère, Claudine Roche, Jessica Vanhomwegen, Timothée Dub a další, „Guillain-Barré Syndrome Outbreak Associated with Zika Virus Infection in French Polynesia: Lancet 387, č. 10027 (2016): 1531-9. ↵