Гистогематические барьеры

Целью обзора явился анализ морфофункциональной характеристики гистогематических барьеров. Создание концепции о гистогематических барьерах связано с именем академика Лины Соломоновны Штерн (1878 – 1969). Под гистогематическими барьерами понимают барьеры между кровью в сосудах микроциркуляторного русла и клеточными элементами паренхимы того или иного органа, обеспечивающие баланс обменных процессов между кровью и тканями, регулирующие избирательный транспорт веществ между кровью и определенными замкнутыми пространствами различных органов. Количество структурно-функциональных систем, позиционируемых как гистогематический барьер, к настоящему времени составляет несколько десятков. К числу наиболее изученных гистогематических барьеров относятся гематоэнцефалический, гематотестикулярный и плацентарный. Компонентами любого гистогематического барьера являются: клетки эндотелия кровеносных капилляров, базальная мембрана эндотелия, интерстициальный матрикс, паренхима органа (в большинстве гистогематических барьеров это эпителий, лежащий на базальной мембране). Важнейшей особенностью гистогематических барьеров является наличие большого числа различных видов плотных контактов между клеточными элементами сосудистой и паренхиматозной частей барьера. Важная роль в функционировании плотных контактов принадлежит трансмембранным белкам, прежде всего, окклюдинам и клаудинам, а также ряду других белков (кадгеринам, катенинам, каркасным белкам, различным молекулам адгезии). Наиболее сложно устроенным гистогематическим барьером является гематотестикулярный барьер. В него входят (по направлению от крови к клеткам сперматогенного эпителия): эндотелий капилляров, расположенных в интерстиции семенника (яичка), базальная мембрана эндотелия, слой фибробластоподобных клеток, базальная мембрана и расположенные на ней 2–3 слоя миоидных клеток, базальная мембрана сперматогенного эпителия, базальная часть сустентоцитов (клеток Сертоли). До сих пор отсутствует универсальная классификация гистогематических барьеров. Трактовка некоторых барьерных систем как гистогематических барьеров является дискуссионной. Очевидно, гистогематическими барьерными системами являются только такие барьеры, которые создают препятствия для проникновения тех или иных веществ из крови внутрь тканей организма.

1. Бабий Т.П., Коханова Л.Л., Костюк Г.Г., Задорожный А.Г., Матвеенко С.А., Погребняк Л.П., Теплицкая Е.В., Труханов В.А. Биологи: биографический справочник. Киев: Наукова думка; 1984. 816.

2. Бережанская С.Б., Лукьянова Е.А., Жаворонкова Т.Э., Каушанская Е.Я., Созаева Д.И. Современная концепция структурно-функциональной организации гематоэнцефалического барьера и основные механизмы нарушения его резистентности. Педиатрия. 2017;96(1):135-141.

3. Биографический словарь деятелей естествознания и техники: [в 2-х томах]. - Москва: Большая советская энциклопедия; Т. 1. 1958. Т. 2. 1959.

4. Верин В.К., Волкова Р.И., Иванов В.В., Мерабишвили Э.Н., Филимонова Г.Ф. Гемато-билиарный барьер печеночной балки: структура, функции регуляция. Вопросы морфологии XXI века. Сборн. трудов. Вып. 5. Под ред. И.А. Одинцовой, С.В. Костюкевича. СПб.: «Изд-во ДЕАН»; 2018:85-87.

5. Данилов Р.К. Раневой процесс: гистогенетические основы. СПб.: ВМЕДА им. С.М. Кирова. 2008. 380.

6. Дятлова А.С., Новикова Н.С., Юшков Б.Г., Корнева Е.А., Черешнев В.А. Гематоэнцефалический барьер в нейроиммунных взаимодействиях и развитии патологических процессов. Вестник Российской академии наук. 2022;92(10):950-960. doi: 10.31857/S0869587322100048.

7. Каюмов Ф.Г., Шевлюк Н.Н., Боков Д.А., Блинова Е.В., Ковбык Л.В., Обухова Н.В. Морфофункциональная характеристика семенников быков казахской белоголовой породы крупного рогатого скота. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016;4(60):221-223.

8. Коржевский Д.Э. Структурные основы становления гематоликворного барьера у человека. Успехи физиологических наук. 2002;133(4):43-52.

9. Красноперов Р.А., Глумова В.А. Концепция стереологического анализа гематоцеллюлярных барьеров. Морфологические ведомости. 2008;1-2:171.

10. Маргарян А.В., Рашевских О.В., Шидин В.А., Матвиенко В.В. Ремоделирование компонентов аэрогематического барьера в условиях ландшафта Крайнего Севера. Журнал анатомии и гистопатологии. 2023; 12(3):41-48. doi:10.18499/2225-7357-2023-12-3-41-48.

11. Милованов А.П., Ерофеева Л.М., Александрович Н.В., Золотухина И.А. Строение плаценты человека во II и III триместрах беременности. Морфология. 2012;142(5):64-67. doi:10.17816/morph.398566.

12. Милованов А.П., Ерофеева Л.М., Золотухина И.А., Александрович Н.В. Морфогенез плаценты человека в I триместре беременности. Морфология. 2011;139(2):72-76. doi:10.17816/morph.399514.

13. Морозов В.И. Гематоофтальмический барьер: структурно-функциональные особенности. Российский офтальмологический журнал. 2017;4:68-72. doi: 10.21516/2072-0076-2017-10-4-6872.

14. Морозов В.И., Яковлев А.А. Гематоофтальмический барьер (клинические и функциональные наблюдения). Офтальмохирургия. 2002;2:45 - 40.

15. Новикова Л.Н. Ультраструктура гематоликворного барьера в сосудистом сплетении боковых желудочков головного мозга кролика при острой ишемии. Журнал Гродненского гос. мед ун-та. 2009;2:76-78.

16. Петрович Ю.А., Подорожная Р.П., Киченко С.М. Гематосаливарный барьер. Российский стоматологический журнал. 2004;4:39-45.

17. Росин Я.А., Малкин В.Б. Лина Соломоновна Штерн. М.: Наука. 1987. 192.

18. Рувинская Г.Р., Мухамеджанова Л.Р. Гематосаливарный барьер: морфофункциональные особенности в норма и патологии. Практическая медицина. 2013;4(72):21-25.

19. Русакова С.Э. Гистогематические барьеры или функциональные гистионы? В сборнике: Инновационные технологии изучения гистогенеза, реактивности и регенерации тканей (Труды Военно-медицинской академии). Под ред. Макиева Р.Г., Одинцовой И.А. Сборник научных трудов. Санкт-Петербург, 2024:38-46.

20. Селезнёва И.А., Гельмиярова Ф.Н., Тлустенко В.С., Доменюк Д.А., Гусякова О.А., Колотьева Н.А., Гельмиярова И.Е., Назаркина И.А. Гематосаливарный барьер: строение, функции, методы (обзор литературы). Клиническая лабораторная диагностика. 2022;67(6):334-338. doi: 10.51620/0869-2084-2022-67-6-334-338.

21. Скворцова М.Ю., Кожухарь В.Г., Валькович Э.И., Шарф О.Я., Петриченко Ю.С. Особенности формирования фильтрационного барьера почек при патогенном воздействии через систему мать - плацента - плод. Морфология. 2018;153(3):251-252. doi:10.17816/morph.409451.

22. Словарь физиологических терминов. Ответств. Ред. акад. О.Г. Газенко. М.: Наука. 1987. 447.

23. Terminologia Anatomica. Международная анатомическая терминология. Под ред. Л.Л. Колесникова. М.: Медицина. 2003. 424.

24. Terminologia Histologica. Международные термины по цитологии и гистологии человека с официальным списком русских эквивалентов. Под редакцией чл.-корр. РАМН В.В. Банина и проф. В.Л. Быкова. М.: ГЭОТАР-Медиа. 2009. 272.

25. Terminologia Embryologica. Международные термины по эмбриологии человека (с официальным списком русских эквивалентов). Под ред. акад. РАН Л.Л. Колесникова, проф. Н.Н. Шевлюка, проф. Л.М. Ерофеевой. М.: ГЭОТАР-Медиа. 2014. 417.

26. Чехонин В.П., Баклаушев В.П., Юсубалиева Г.М., Волгина Н.Е., Гурина О.И. Фундаментальные и прикладные аспекты изучения гематоэнцефалического барьера. Вестник Российской академии медицинских наук. 2012;67(8):66-78.

27. Чуйкин С.В., Акмалова Г.М. Концепция гематосаливарного барьера. Медицинский вестник Башкортостана. 2015;10(5):103-107.

28. Шевлюк Н.Н. Сравнительная гистология мужской репродуктивной системы позвоночных. Оренбург: Изд-во ОрГМУ. 2017. 168.

29. Шефер Т.В., Вакуненкова О.А., Ивницкий Ю.Ю., Головко А.И. Энтерогематический барьер при критических состояниях организма. Успехи современной биологии. 2022;142(2):138-152. doi: 10.31857/S0042132422020065.

30. Штерн Л.С. Гемато-энцефалический барьер. М.-Л.: Биомедгиз. 1935. 544.

31. Ягмуров О.Д. Гистогематический барьер нефрона как биологическая система при патологии почек. Нефрология. 2003;7(1):7-12. doi: 10.24884/1561-6274-2003-7-1-7-12.

32. Ягмуров О.Д. Гистогематический барьер как диагностический критерий при морфологических исследованиях в судебной медицине. Судебно-медицинская экспертиза. 2013;1:58-62.

33. Abbott NJ, Patabendige AA, Dolman DE, Yusof SR, Begley DJ. Structure and function of the blood-brain barrier. Neurobiol Dis. 2010 Jan;37(1):13-25. doi: 10.1016/j.nbd.2009.07.030.

34. Abbott NJ, Ronnback L, Hansson E. Astrocyte-endothelial interactions at the blood-brain barrier. Nat Rev Neurosci. 2006 Jan;7(1):41-53. doi: 10.1038/nrn1824.

35. Ayloo S, Gu C. Transcytosis at the blood-brain barrier. Current Opinion in Neurobiology. 2919; 57: 32-38.

36. Ballabh P, Braun A, Nedergaard M. The blood-brain barrier: an overview structure, regulation and clinical implications. Neurobiology of Disease. 2004; 16: 1-13

37. Ballermann BJ. Contribution of the endothelium to the glomerular permselectivity barrier in health and disease. Nephron Physiol. 2007;106(2):p19-25. doi: 10.1159/000101796.

38. Banks WA, Erickson MA. The blood-brain barrier and immune function and dysfunction. Neurobiol Dis. 2010 Jan;37(1):26-32. doi: 10.1016/j.nbd.2009.07.031.

39. Chopyk DM, Grakoui A. Contribution of the Intestinal Microbiome and Gut barrier to Hepatic Disorders. Gastroenterology. 2020;159(3):849-863. doi: 10.1053/j.gastro.2020.04.077.

40. Daehn IS, Duffield JS. The glomerular filtration barrier: a structural target for novel kidne therapies. Nat Rev Drug Discov. 2021 Oct;20(10):770-788. doi: 10.1038/s41573-021-00242-0.

41. Dore-Duffy P. Pericytes: pluripotent cells of the blood brain barrier. Curr Pharm Des. 2008;14(16):1581-93. doi: 10.2174/138161208784705469.

42. Dube E, Hermo L, Chan PT, Cyr DG. Alterations in the human blood-epididymis barrier in obstructive azoospermia and the development of novel epididymal cell lines from infertile men. Biol Reprod. 2010 Oct;83(4):584-96. doi: 10.1095/biolreprod.110.084459.

43. Ennis SR., Keep RF. Forebrain ischemia and the blood-cerebrospinal fluid barrier. Acta Neurochir. 2005; 96. (Suppl): 278-278.

44. Erickson MA, Banks WA. Neuroimmune Axes of the Blood-Brain Barriers and Blood-Brain Interfaces: Bases for Physiological Regulation, Disease States, and Pharmacological Interventions. Pharmacol Rev. 2018 Apr;70(2):278-314. doi: 10.1124/pr.117.014647.

45. France MM, Turner JR. The mucosal barrier at a glance. J Cell Sci. 2017 Jan 15;130(2):307-314. doi: 10.1242/jcs.193482.

46. Garcia-Hernandez V, Quiros M, Nusrat A. Intestinal epithelial claudins: expression and regulation in homeostasis and inflammation. Ann N Y Acad Sci. 2017 Jun;1397(1):66-79. doi: 10.1111/nyas.13360.

47. Haraldson B, Nystrom J, Deen WM. Properties of the glomerular barrier and mechanisms of proteinuria. Physiol. Rev. 2008; 88: 451-487

48. Hawkins BT, Davis TP. The blood-brain barrier/neurovascular unit in health and disease. Pharmacol Rev. 2005 Jun;57(2):173-85. doi: 10.1124/pr.57.2.4.

49. Hermo L, Korah N, Gregory M, Liu LY, Cyr DG, D'Azzo A, Smith CE. Structural alterations of epididymal epithelial cells in cathepsin A-deficient mice affect the blood-epididymal barrier and lead to altered sperm motility. J Androl. 2007 Sep-Oct;28(5):784-97. doi: 10.2164/jandrol.107.002980.

50. Ivnitsky JJ, Schafer TV, Rejniuk VL, Vakunenkova OA. Secondary Dysfunction of the Intestinal Barrier in the Pathogenesis of Complications of Acute Poisoning. J Evol Biochem Physiol. 2022;58(4):1075-1098. doi: 10.1134/S0022093022040123.

51. Kriz W, Lemley KV. Mechanical challenges to the glomerular filtration barrier: adaptations and pathway to sclerosis. Pediatr Nephrol. 2017 Mar;32(3):405-417. doi: 10.1007/s00467-016-3358-9.

52. Liman N. The abundance and localization of claudin-1 and -5 in the adult tomcats (Felis catus) testis, tubules rectus, rete testis, efferent ductules, and epididymis. Anat Rec (Hoboken). 2023 Aug;306(8):2153-2169. doi: 10.1002/ar.25165.

53. Lin Z., Jiang D., Liu P., Ge Y., Moghekar A., Lu H. Blood-brain barrier permeability in response to caffeine challenge. Magn Reson Med. 2022; 88(5): 2259 - 2266. doi; 10.1002/mrm.29355.

54. Linsalata M, Riezzo G, D'Attoma B, Clemente C, Orlando A, Russo F. Noninvasive biomarkers of gut barrier function identify two subtypes of patients suffering from diarrhoea predominant-IBS: a case-control study. BMC Gastroenterol. 2018 Nov 6;18(1):167. doi: 10.1186/s12876-018-0888-6.

55. Lippmann ES, Azarin SM, Kay JE, Nessler RA, Wilson HK, Al-Ahmad A, Palecek SP, Shusta EV. Derivation of blood-brain barrier endothelial cells from human pluripotent stem cells. Nat Biotechnol. 2012 Aug;30(8):783-91. doi: 10.1038/nbt.2247.

56. Luissint AC, Parkos CA, Nusrat A. Inflammation and the Intestinal Barrier: Leukocyte-Epithelial Cell Interactions, Cell Junction Remodeling, and Mucosal Repair. Gastroenterology. 2016 Oct;151(4):616-32. doi: 10.1053/j.gastro.2016.07.008.

57. Mital P, Hinton BT, Dufour JM. The blood-testis and blood-epididymis barriers are more than just their tight junctions. Biol Reprod. 2011 May;84(5):851-8. doi: 10.1095/biolreprod.110.087452.

58. Nagatake T, Zhao YC, Ito T, Itoh M, Kometani K, Furuse M, Saika A, Node E, Kunisawa J, Minato N, Hamazaki Y. Selective expression of claudin-5 in thymic endothelial cells regulates the bloodthymus barrier and T-cell export. Int Immunol. 2021 Mar 1;33(3):171-182. doi: 10.1093/intimm/dxaa069.

59. Pardridge WM. Molecular biology of the bloodbrain barrier. Mol Biotechnol. 2005 May;30(1):57-70. doi: 10.1385/MB:30:1:057.

60. Pasini E, Corsetti G, Assanelli D, Testa C, Romano C, Dioguardi FS, Aquilani R. Effects of chronic exercise on gut microbiota and intestinal barrier in human with type 2 diabetes. Minerva Med. 2019 Feb;110(1):3-11. doi: 10.23736/S0026-4806.18.05589-1.

61. Pradhan-Sundd T, Monga SP. Blood-Bile Barrier: Morphology, Regulation, and Pathophysiology. Gene Expr. 2019 Apr 18;19(2):69-87. doi: 10.3727/105221619X15469715711907.

62. Rao R. Occludin phosphorylation in regulation of epithelial tight junctions. Ann N Y Acad Sci. 2009 May;1165:62-8. doi: 10.1111/j.1749-6632.2009.04054.x.

63. Rempe RG, Hartz AMS, Bauer B. Matrix metalloproteinases in the brain and blood-brain barrier: Versatile breakers and makers. J Cereb Blood Flow Metab. 2016 Sep;36(9):1481-507. doi: 10.1177/0271678X16655551.

64. Ribeiro MM, Castanho MA, Serrano I. In vitro blood-brain barrier models--latest advances and therapeutic applications in a chronological perspective. Mini Rev Med Chem. 2010 Mar;10(3):262-70. doi: 10.2174/138955710791185082.

65. Sabatino A, Regolisti G, Brusasco I, Cabassi A, Morabito S, Fiaccadori E. Alterations of intestinal barrier and microbiota in chronic kidney disease. Nephrol Dial Transplant. 2015 Jun;30(6):924-33. doi: 10.1093/ndt/gfu287.

66. Shao X, Ma SJ, Casey M, D'Orazio L, Ringman JM, Wang DJJ. Mapping water exchange across the blood-brain barrier using 3D diffusion-prepared arterial spin labeled perfusion MRI. Magn Reson Med. 2019 May;81(5):3065-3079. doi: 10.1002/mrm.27632.

67. Sun N, Ogulur I, Mitamura Y, Yazici D, Pat Y, Bu X, et al. The epithelial barrier theory and its associated diseases. Allergy. 2024 Dec;79(12):3192-3237. doi: 10.1111/all.16318.

68. Terminologia Histologica. International Terms for Human Cytology and Histology. Lippincott Williams & Wilkins; 2008. 207.

69. Tietz S, Engelhardt B. Brain barriers: Crosstalk between complex tight junctions and adherens junctions. J Cell Biol. 2015 May 25;209(4):493-506. doi: 10.1083/jcb.201412147.

70. Tran KA, Zhang X, Predescu D, Huang X, Machado RF, Gothert JR, Malik AB, Valyi-Nagy T, Zhao YY. Endothelial B-Catenin Signaling Is Required for Maintaining Adult Blood-Brain Barrier Integrity and Central Nervous System Homeostasis. Circulation. 2016 Jan 12;133(2):177-86. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.115.015982.

71. Uchio-Yamada K, Yasuda K, Monobe Y, Akagi KI, Suzuki O, Manabe N. Tensin2 is important for podocyte-glomerular basement membrane interaction and integrity of the glomerular filtration barrier. Am J Physiol Renal Physiol. 2020 Jun 1;318(6):F1520-F1530. doi: 10.1152/ajprenal.00055.2020.

72. Varatharaj A, Galea I. The blood-brain barrier in systemic inflammation. Brain Behav Immun. 2017 Feb;60:1-12. doi: 10.1016/j.bbi.2016.03.010.

73. Vorbrodt AW, Dobrogowska DH. Molecular anatomy of intercellular junctions in brain endothelial and epithelial barriers: electron microscopist's view. Brain Res Brain Res Rev. 2003 Jun;42(3):221-42. doi: 10.1016/s0165-0173(03)00177-2.

74. WeissN., Miller F., Cazaubon S., Couraud P.O. The blood-brain barrier in brain homeosrasis and neurogical disease. Biochim, Biophys Acta. 2009; 1788(4): 842 - 857.

75. Whitsett JA, Wert SE, Weaver TE. Diseases of pulmonary surfactant homeostasis. Annu Rev Pathol. 2015;10:371-93. doi: 10.1146/annurev-pathol-012513-104644.

76. Wolburg H, Lippoldt A. Tight junctions of bloodbrain barrier: development, composition and regulation. Vasc. Pharmacol. 2002; 38: 323-337.