Alai

Az emberi idegrendszer két egymással kölcsönhatásban álló alrendszerre osztható: a perifériás idegrendszerre (PNS) és a központi idegrendszerre (CNS). A CNS az agyból és a gerincvelőből áll. A perifériás idegrendszer a CNS-t az izmokkal és az érzékszervi struktúrákkal összekötő idegek kiterjedt hálózata. E rendszerek kapcsolatát az 1. ábra szemlélteti.

1. ábra. Az emberi idegrendszer alapvető alkotóelemeit mutatja ez az ábra. A központi idegrendszer (CNS) az agyból és a gerincvelőből áll. Ez kapcsolódik a perifériás idegrendszerhez (PNS), az idegek hálózatához, amely az egész testben húzódik.

A központi idegrendszer

Az agy a test legösszetettebb és legérzékenyebb szerve. A test minden funkciójáért felelős, többek között az összes érzékelés, a mozgékonyság, az érzelmek és az értelem koordináló központjaként szolgál. Az agy védelmét a koponya csontjai biztosítják, amelyeket viszont a 2. ábrán látható módon a fejbőr borít. A fejbőr egy külső bőrrétegből áll, amely lazán kapcsolódik az aponeurozishoz, egy lapos, széles ínréteghez, amely a bőr felszíni rétegeit rögzíti. Az aponeuroszisz alatti csonthártya szilárdan körülveszi a koponya csontjait, és védelmet, a csontok táplálását és a csontok helyreállításának képességét biztosítja. A koponya csontos rétege alatt három, agyhártyának nevezett hártyaréteg található, amelyek az agyat veszik körül. Az agyhártyák egymáshoz viszonyított helyzetét a 2. ábra mutatja. A koponya csontjaihoz legközelebb eső agyhártyaréteget dura mater-nek (szó szerint kemény anyát jelent) nevezik. A dura mater alatt található az arachnoidalis mater (szó szerint pókszerű anya). A legbelső agyhártyaréteg egy finom hártya, a pia mater (szó szerint gyengéd anya). A többi agyhártyarétegtől eltérően a pia mater szilárdan tapad az agy tekervényes felszínéhez. Az arachnoidea mater és a pia mater között található a subarachnoidalis tér. Az ebben a régióban lévő subarachnoidalis teret az agy-gerincvelői folyadék (liquor) tölti ki. Ezt a vizes folyadékot a plexus chorioidea sejtjei termelik – az agy egyes kamráiban lévő, sűrű kapilláris ágyakat körülvevő kuboidális hámsejtekből álló területek. A liquor a tápanyagok szállítására és a salakanyagok eltávolítására szolgál az idegszövetekből.

2. ábra. Az emberi agyat körülvevő szövetrétegek három agyhártyát tartalmaznak: a dura mater, az arachnoidalis mater és a pia mater. (hitel: National Institutes of Health munkájának módosítása)

A vér-agy gát

A központi idegrendszer szövetei extra védelemmel rendelkeznek, mivel nincsenek ugyanúgy kitéve a vérnek vagy az immunrendszernek, mint más szövetek. Az agyat tápanyagokkal és más kémiai anyagokkal ellátó erek a pia mater tetején fekszenek. Az agyban az ezekhez az erekhez kapcsolódó hajszálerek kevésbé áteresztőek, mint a test más helyein találhatóak. A kapilláris endotélsejtek szoros kötéseket alkotnak, amelyek szabályozzák a vérkomponensek agyba való bejutását. Ezenkívül a koponyakapillárisokban sokkal kevesebb fenestra (membránnal lezárt pórusszerű struktúra) és pinocitotikus vezikulum található, mint más kapillárisokban. Ennek eredményeképpen a keringési rendszerben lévő anyagok csak nagyon korlátozott mértékben képesek közvetlenül kölcsönhatásba lépni a központi idegrendszerrel. Ezt a jelenséget vér-agy gátnak nevezik.

A vér-agy gát megvédi az agy-gerincvelői folyadékot a szennyeződéstől, és igen hatékony lehet a potenciális mikrobiális kórokozók kizárásában. E védekezés következtében az agy-gerincvelői folyadékban nincs normális mikrobióta. A vér-agy gát számos gyógyszer agyba jutását is gátolja, különösen a nem lipidoldékony vegyületekét. Ennek mélyreható következményei vannak a központi idegrendszeri fertőzésekkel járó kezelésekre, mivel a gyógyszerek nehezen jutnak át a vér-agy gáton, hogy kölcsönhatásba lépjenek a fertőzéseket okozó kórokozókkal.

A gerincvelő is rendelkezik az agyat körülvevő struktúrákhoz hasonló védőszerkezetekkel. A csigolyák csontjain belül a dura materből (néha durahüvelynek is nevezik), arachnoidalis materből, pia materből álló agyhártyák és egy vér-gerincvelő gát található, amely szabályozza a vérkomponensek átjutását a gerincvelőhöz kapcsolódó vérerekből.

Azért, hogy fertőzést okozzanak a CNS-ben, a kórokozóknak sikeresen át kell törniük a vér-agy gátat vagy a vér-gerincvelő gátat. A különböző kórokozók különböző virulenciafaktorokat és mechanizmusokat alkalmaznak ennek eléréséhez, de általában négy kategóriába sorolhatók: intercelluláris (más néven paracelluláris), transzcelluláris, leukocita által elősegített és nem hematogén. Az intercelluláris behatolás a mikrobiális virulenciafaktorok, toxinok vagy gyulladás által közvetített folyamatok felhasználásával történik a vér-agy gát sejtjei között. A transzcelluláris behatolás során a kórokozó olyan virulenciafaktorok segítségével jut át a vér-agy gát sejtjein, amelyek lehetővé teszik számára, hogy megtapadjon és vákuum- vagy receptor-mediált mechanizmusok révén felvételt váltson ki. A leukocita-facilitált behatolás egy trójai faló mechanizmus, amely akkor következik be, amikor a kórokozó a perifériás vér leukocitáit fertőzi meg, hogy közvetlenül bejusson a CNS-be. A nem hematogén behatolás lehetővé teszi a kórokozók bejutását az agyba anélkül, hogy találkoznának a vér-agy gáttal; ez akkor fordul elő, amikor a kórokozók a szagló- vagy a trigeminális agyidegek mentén haladnak, amelyek közvetlenül a CNS-be vezetnek.

A perifériás idegrendszer

A PNS-t azok az idegek alkotják, amelyek a szerveket, végtagokat és a test egyéb anatómiai struktúráit összekötik az aggyal és a gerincvelővel. Az agytól és a gerincvelőtől eltérően a PNS-t nem védi csont, agyhártya vagy vérgát, és ennek következtében a PNS idegei sokkal érzékenyebbek a sérülésekre és fertőzésekre. A perifériás idegek mikrobiális károsodása neuropátiaként ismert bizsergéshez vagy zsibbadáshoz vezethet. Ezeket a tüneteket trauma és nem fertőző okok, például gyógyszerek vagy krónikus betegségek, például cukorbetegség is előidézhetik.

Az idegrendszer sejtjei

A PNS és a CNS szöveteit gliasejteknek (neurogliasejteknek) és neuronoknak (idegsejteknek) nevezett sejtek alkotják. A gliasejtek segítik az idegsejtek szerveződését, állványzatot biztosítanak az idegsejtek működésének bizonyos aspektusaihoz, és segítik az idegsejtek sérüléséből való felépülést.

A neuronok az idegrendszerben mindenütt megtalálható specializált sejtek, amelyek elektrokémiai folyamatok segítségével jeleket továbbítanak az idegrendszeren keresztül. A neuron alapvető felépítését a 3. ábra mutatja. A sejttest (vagy szoma) a neuron metabolikus központja, amely tartalmazza a sejtmagot és a sejt legtöbb organellumát. A szomából kiinduló számos, finoman elágazó nyúlványt dendriteknek nevezzük. A szoma egy hosszúkás nyúlványt, az axont is létrehozza, amely az elektrokémiai jelek továbbításáért felelős, bonyolult ionszállítási folyamatokon keresztül. Egyes neurontípusok axonjai akár egy méter hosszúra is megnyúlhatnak az emberi szervezetben. Az elektrokémiai jelátvitel megkönnyítése érdekében egyes neuronoknál az axont myelinhüvely veszi körül. A gliasejtek, például a PNS-ben a Schwann-sejtek és a CNS-ben az oligodendrociták sejtmembránjából képződő mielin körülveszi és szigeteli az axont, jelentősen megnövelve az elektrokémiai jelátvitel sebességét az axon mentén. Az axon vége számos elágazást képez, amelyek szinaptikus terminálisoknak nevezett izzókban végződnek. A neuronok más sejtekkel, például egy másik neuronnal kapcsolódási pontokat képeznek, amelyekkel jeleket cserélnek. A kapcsolódási pontokat, amelyek valójában a neuronok közötti rések, szinapszisoknak nevezzük. Minden szinapszisban van egy preszinaptikus neuron és egy posztszinaptikus neuron (vagy más sejt). A preszinaptikus végződés axonjának szinaptikus termináljai alkotják a szinapszist a posztszinaptikus neuron dendritjével, szómájával, vagy néha axonjával, vagy egy másik sejttípus, például egy izomsejt egy részével. A szinaptikus végződések neurotranszmittereknek nevezett vegyi anyagokkal töltött vezikulákat tartalmaznak. Amikor az axonon lefelé haladó elektrokémiai jel eléri a szinapszist, a vezikulák összeolvadnak a membránnal, és neurotranszmitterek szabadulnak fel, amelyek átdiffundálnak a szinapszison, és a posztszinaptikus sejt membránján lévő receptorokhoz kötődnek, potenciálisan választ indítva el abban a sejtben. Ez a válasz a posztszinaptikus sejtben magában foglalhatja egy elektrokémiai jel továbbterjedését az információ továbbítására vagy egy izomrost összehúzódását.

3. ábra. (a) A mielinizált neuron oligodendrocitákkal társul. Az oligodendrociták a gliasejtek egy típusa, amely a myelinhüvelyt alkotja a központi idegrendszerben, amely szigeteli az axont, hogy az elektrokémiai idegimpulzusok hatékonyabban továbbítódjanak. (b) A szinapszis a preszinaptikus neuron axonvégéből (fent) áll, amely neurotranszmittereket szabadít fel, amelyek áthaladnak a szinaptikus téren (vagy hasadékon), és a posztszinaptikus neuron dendritjein lévő receptorokhoz kötődnek (lent).

Meningitis és agyvelőgyulladás

Bár a koponya kiváló védelmet nyújt az agynak, fertőzések során problémássá is válhat. Az agy vagy az agyhártya gyulladásból eredő bármilyen duzzanata koponyán belüli nyomást okozhat, ami az agyszövetek súlyos károsodásához vezethet, amelyeknek a koponya rugalmatlan csontjain belül korlátozott helyük van a terjeszkedésre. Az agyhártyagyulladás kifejezést az agyhártyák gyulladásának leírására használják. Jellemző tünetek lehetnek a súlyos fejfájás, láz, fotofóbia (fokozott fényérzékenység), merev nyak, görcsök és zavartság. Az agyszövet gyulladását agyvelőgyulladásnak nevezzük, és a betegek a letargia, a görcsök és a személyiségváltozás mellett az agyhártyagyulladáséhoz hasonló jeleket és tüneteket mutatnak. Ha a gyulladás az agyhártyát és az agyszövetet is érinti, az állapotot meningoencephalitisnek nevezik. A gyulladás mindhárom formája súlyos, és vaksághoz, süketséghez, kómához és halálhoz vezethet.

Az agyhártyagyulladást és az agyvelőgyulladást számos különböző típusú mikrobiális kórokozó okozhatja. Ezek az állapotok azonban nem fertőző okokból is kialakulhatnak, mint például fejsérülés, egyes rákos megbetegedések és bizonyos gyulladást kiváltó gyógyszerek. Annak megállapításához, hogy a gyulladást kórokozó okozza-e, lumbálpunkciót végeznek, hogy mintát vegyenek a liquorból. Ha a liquor megnövekedett fehérvérsejtszámot és kóros glükóz- és fehérjeszintet tartalmaz, ez azt jelzi, hogy a gyulladás egy fertőzésre adott válaszreakció.

A jelet az idegsejt __________ útján továbbítják.

A __________ agy-gerincvelői folyadékkal van kitöltve.

A __________ megakadályozza, hogy a vérben lévő mikrobák bejussanak a központi idegrendszerbe.

A __________ az agyat borító és védő membránok összessége.

Gondolj bele

1. Írd le röviden az agy traumával és fertőzéssel szembeni védekezését.
2. Írd le, hogyan épül fel a vér-agy gát.
3. Idézd meg az ábrázolt sejttípust, valamint a következő struktúrákat: axon, dendrit, mielinhüvely, szoma és szinapszis.