Alai

Det menneskelige nervesystem kan opdeles i to interagerende delsystemer: det perifere nervesystem (PNS) og det centrale nervesystem (CNS). CNS består af hjernen og rygmarven. Det perifere nervesystem er et omfattende netværk af nerver, der forbinder CNS med musklerne og de sensoriske strukturer. Forholdet mellem disse systemer er illustreret i figur 1.

Figur 1. De væsentlige komponenter i det menneskelige nervesystem er vist i denne illustration. Det centrale nervesystem (CNS) består af hjernen og rygmarven. Det er forbundet med det perifere nervesystem (PNS), som er et netværk af nerver, der strækker sig over hele kroppen.

Det centrale nervesystem

Hjernen er det mest komplekse og følsomme organ i kroppen. Den er ansvarlig for alle kroppens funktioner, herunder at fungere som koordineringscenter for alle fornemmelser, bevægelighed, følelser og intellekt. Hjernen beskyttes af kraniets knogler, som igen er dækket af hovedbunden, som vist i figur 2. Hovedbunden består af et ydre hudlag, som er løst knyttet til aponeurosen, et fladt, bredt sengelag, der forankrer de overfladiske hudlag. Periostet under aponeurosen omslutter kraniets knogler solidt og giver beskyttelse, næring til knoglerne og mulighed for knoglereparation. Under kraniets knoglelag er der tre lag af membraner kaldet meninges, som omgiver hjernen. Hjernehindernes relative placering er vist i figur 2. Det meningeallag, der er tættest på kraniets knogler, kaldes dura mater (som bogstaveligt talt betyder hård mor). Under dura mater ligger arachnoid mater (bogstaveligt talt spindelvævsagtig moder). Det inderste meningeallag er en sart membran, der kaldes pia mater (bogstaveligt talt “øm mor”). I modsætning til de andre meningeallag klæber pia mater fast til den snoede overflade af hjernen. Mellem arachnoid mater og pia mater findes subarachnoidalrummet. Subbaraknoidalrummet i dette område er fyldt med cerebrospinalvæske (CSF). Denne vandige væske produceres af cellerne i plexus choroidus – områder i hvert af hjernens ventrikler, der består af kuboide epitelceller, som omgiver tætte kapillærbede. CSF tjener til at levere næringsstoffer og fjerne affaldsstoffer fra neurale væv.

Figur 2. De lag af væv, der omgiver den menneskelige hjerne, omfatter tre meningeale membraner: dura mater, arachnoid mater og pia mater. (credit: modifikation af arbejde fra National Institutes of Health)

Blod-hjernebarrieren

Vævene i CNS har en ekstra beskyttelse, idet de ikke er udsat for blod eller immunsystemet på samme måde som andre væv. De blodkar, der forsyner hjernen med næringsstoffer og andre kemiske stoffer, ligger oven på pia mater. De kapillærer, der er forbundet med disse blodkar i hjernen, er mindre permeable end de kapillærer, der findes andre steder i kroppen. De kapillære endothelceller danner tætte forbindelser, der styrer overførslen af blodkomponenter til hjernen. Desuden har kraniekapillærerne langt færre fenestra (porelignende strukturer, der er forseglet af en membran) og pinocytotiske vesikler end andre kapillærer. Som følge heraf har materialer i kredsløbssystemet en meget begrænset mulighed for at interagere direkte med CNS. Dette fænomen kaldes blod-hjernebarrieren.

Blod-hjernebarrieren beskytter cerebrospinalvæsken mod kontaminering og kan være ganske effektiv til at udelukke potentielle mikrobielle patogener. Som følge af disse forsvarsmekanismer findes der ingen normal mikrobiota i cerebrospinalvæsken. Blod-hjernebarrieren hæmmer også bevægelsen af mange lægemidler ind i hjernen, især forbindelser, der ikke er lipidopløselige. Dette har store konsekvenser for behandlinger, der omfatter infektioner i CNS, fordi det er vanskeligt for lægemidler at krydse blod-hjernebarrieren for at interagere med patogener, der forårsager infektioner.

Rygmarven har også beskyttelsesstrukturer, der ligner dem, der omgiver hjernen. Inden for ryghvirvelsernes knogler findes meninges af dura mater (undertiden kaldet duralskeden), arachnoid mater, pia mater og en blod- og rygmarvsbarriere, der kontrollerer overførslen af blodkomponenter fra blodkar, der er forbundet med rygmarven.

For at forårsage en infektion i CNS skal patogenerne have held til at bryde blod-hjernebarrieren eller blod- og rygmarvsbarrieren. Forskellige patogener anvender forskellige virulensfaktorer og mekanismer for at opnå dette, men de kan generelt grupperes i fire kategorier: intercellulær (også kaldet paracellulær), transcellulær, leukocytfaciliteret og ikke-hæmatogen. Intercellulær indtrængen indebærer anvendelse af mikrobielle virulensfaktorer, toksiner eller inflammationsmedierede processer til at passere mellem cellerne i blod-hjernebarrieren. Ved transcellulær indtrængen passerer patogenet gennem blod-hjernebarrierens celler ved hjælp af virulensfaktorer, der gør det muligt for det at klæbe til og udløse optag ved hjælp af vacuole- eller receptormedierede mekanismer. Leukocyt-faciliteret indtrængen er en trojansk hestemekanisme, der opstår, når et patogen inficerer perifere blodleukocytter for at trænge direkte ind i CNS. Ikke-hæmatogen indgang gør det muligt for patogener at trænge ind i hjernen uden at støde på blod-hjernebarrieren; det sker, når patogener bevæger sig langs enten lugtesansen eller trigeminusnerven, som fører direkte ind i CNS.

Det perifere nervesystem

Det perifere nervesystem udgøres af de nerver, der forbinder organer, lemmer og andre anatomiske strukturer i kroppen med hjernen og rygmarven. I modsætning til hjernen og rygmarven er PNS ikke beskyttet af knogler, meninges eller en blodbarriere, og som følge heraf er nerverne i PNS meget mere modtagelige over for skader og infektioner. Mikrobielle skader på perifere nerver kan føre til prikken eller følelsesløshed, der er kendt som neuropati. Disse symptomer kan også fremkaldes af traumer og ikke-infektiøse årsager såsom lægemidler eller kroniske sygdomme som diabetes.

Nervesystemets celler

Tvæv i PNS og CNS er dannet af celler kaldet gliaceller (neurogliaceller) og neuroner (nerveceller). Gliaceller hjælper med at organisere neuroner, udgør et stillads for nogle aspekter af neuronernes funktion og hjælper med genopretning efter neurale skader.

Neuroner er specialiserede celler, der findes i hele nervesystemet, og som transmitterer signaler gennem nervesystemet ved hjælp af elektrokemiske processer. Den grundlæggende struktur af et neuron er vist i figur 3. Cellekroppen (eller soma) er neuronets metaboliske center og indeholder kernen og de fleste af cellens organeller. De mange fint forgrenede forlængelser fra soma kaldes dendritter. Soma producerer også en langstrakt forlængelse, kaldet axonet, som er ansvarlig for overførslen af elektrokemiske signaler gennem udførlige iontransportprocesser. Axoner fra nogle typer neuroner kan strække sig op til en meter i længden i menneskekroppen. For at lette den elektrokemiske signaloverførsel har nogle neuroner en myelinskede, der omgiver axonet. Myelin, der er dannet af cellemembraner fra gliaceller som Schwann-cellerne i PNS og oligodendrocytterne i CNS, omgiver og isolerer axonet, hvilket øger hastigheden af den elektrokemiske signaloverførsel langs axonet betydeligt. Enden af et axon danner mange grene, der ender i knolde kaldet synaptiske terminaler. Neuroner danner forbindelsespunkter med andre celler, f.eks. en anden neuron, som de udveksler signaler med. Forbindelserne, som faktisk er huller mellem neuroner, kaldes synapser. Ved hver synapse er der en præsynaptisk neuron og en postsynaptisk neuron (eller en anden celle). De synaptiske terminaler af den præsynaptiske terminals axon danner synapse med den postsynaptiske neurons dendritter, soma eller undertiden axonet af den postsynaptiske neuron eller en del af en anden celletype, f.eks. en muskelcelle. De synaptiske terminaler indeholder vesikler, der er fyldt med kemikalier kaldet neurotransmittere. Når det elektrokemiske signal, der bevæger sig ned ad axonen, når frem til synapsen, smelter vesiklerne sammen med membranen, og der frigives neurotransmittere, som diffunderer gennem synapsen og binder sig til receptorer på membranen i den postsynaptiske celle, hvilket kan udløse en reaktion i den pågældende celle. Denne reaktion i den postsynaptiske celle kan omfatte yderligere udbredelse af et elektrokemisk signal til overførsel af information eller sammentrækning af en muskelfiber.

Figur 3. (a) Et myeliniseret neuron er forbundet med oligodendrocytter. Oligodendrocytter er en type gliacelle, der danner myelinskeden i CNS, som isolerer axonet, så elektrokemiske nerveimpulser overføres mere effektivt. (b) En synapse består af den axonale ende af det præsynaptiske neuron (øverst), der frigiver neurotransmittere, som krydser det synaptiske rum (eller kløft) og binder sig til receptorer på dendritterne af det postsynaptiske neuron (nederst).

Meningitis og encephalitis

Selv om kraniet giver hjernen et fremragende forsvar, kan det også blive problematisk under infektioner. Enhver hævelse af hjernen eller hjernehinderne som følge af betændelse kan forårsage intrakranielt tryk, hvilket kan føre til alvorlig skade på hjernevævet, som har begrænset plads til at udvide sig inden for kraniets ufleksible knogler. Udtrykket meningitis bruges til at beskrive en betændelse i hjernehinderne. Typiske symptomer kan omfatte alvorlig hovedpine, feber, fotofobi (øget lysfølsomhed), stiv nakke, kramper og forvirring. En betændelse i hjernevævet kaldes encephalitis, og patienterne udviser tegn og symptomer, der ligner dem ved meningitis, ud over sløvhed, kramper og personlighedsændringer. Når betændelsen rammer både hjernehinderne og hjernevævet, kaldes tilstanden for meningoencephalitis. Alle tre former for betændelse er alvorlige og kan føre til blindhed, døvhed, koma og død.

Meningitis og encephalitis kan forårsages af mange forskellige typer mikrobielle patogener. Disse tilstande kan dog også opstå af ikke-infektiøse årsager som f.eks. hovedtraumer, visse kræftformer og visse lægemidler, der udløser betændelse. For at afgøre, om betændelsen er forårsaget af et patogen, foretages en lumbalpunktur for at få en prøve af CSF. Hvis CSF indeholder forhøjede niveauer af hvide blodlegemer og unormale glukose- og proteinniveauer, tyder det på, at betændelsen er en reaktion på en infektioninflinin.

Cemikalier kaldet __________ lagres i neuroner og frigives, når cellen stimuleres af et signal.

1. toksiner
2. cytokiner
3. chemokiner
4. neurotransmittere

Det centrale nervesystem består af __________.

1. sanselige organer og muskler.
2. hjernen og muskler.
3. hjerne og rygmarv.
4. hjerne og rygsøjle.

Den __________ forhindrer adgang af mikrober i blodet i at få adgang til centralnervesystemet.

__________ er et sæt membraner, der dækker og beskytter hjernen.

Tænk over det

1. Beskriv kort hjernens forsvar mod traumer og infektioner.
2. Beskriv, hvordan blod-hjernebarrieren dannes.
3. Identificer den viste celletype samt følgende strukturer: axon, dendrit, myelinskede, soma og synapse.