Барьерные функции — это совокупность биохимических и физико-химических процессов на мембране клетки, регулирующих поступление различных веществ из окружающей межклеточной жидкости в клетку.
Барьерные функции обеспечивают постоянство внутренней среды организма, которую составляют у высших животных и человека кровь и лимфа. Барьерные функции осуществляются так называемыми гисто-гематическими барьерами. Они выполняют две основные функции: 1) регуляцию физико-химического постоянства и качественных биологических особенностей межклеточной жидкости; 2) защиту клеток различных органов и тканей от воздействия вредных веществ, проникающих в организм. Среди гисто-гематических барьеров наиболее важным и изученным является гемато-энцефалический барьер. Он регулирует поступление жизненно важных веществ из крови в нервную ткань и цереброспинальную жидкость и защищает ее от проникновения чужеродных веществ.
Барьерные функции — состояние и деятельность особых физиологических механизмов — барьеров; основной функцией которых является поддержание относительного постоянства состава и свойств внутренней среды организма (крови и тканевой жидкости). Условно различают барьеры внешние (кожа, слизистые оболочки, дыхательный, пищеварительный и выделительный аппараты) и внутренние (по терминологии разных авторов: гисто-гематические, гемато-паренхиматозные, гистиоцитарные, тканевые), расположенные между кровью и тканевой (межклеточной) жидкостью органов и тканей. Через внутренние барьеры в тканевую жидкость избирательно поступают необходимые для питания клеток вещества и выводятся продукты клеточного метаболизма.
Каждый орган имеет свой специализированный барьер, функциональная характеристика которого определяется морфологическими и физиологическими особенностями данного органа. Барьеры регулируют обмен веществ между кровью и тканевыми элементами (регулирующая функция) и предохраняют органы от поступления искусственно введенных в организм чужеродных веществ, а также ядовитых продуктов метаболизма, образующихся при некоторых патологических состояниях организма (защитная функция). От барьерных функций зависит в значительной степени чувствительность органов и тканей к бактериям, ядам и токсинам. Проявлением защитной функции барьеров объясняется неравномерное распределение введенных в кровь различных химических и биологически активных веществ, отсутствие эффекта при лечении некоторыми лекарственными препаратами.
Состояние любого органа, его трофика и влияние, которое оказывают на него другие органы и физиологические системы, находятся в тесной связи с барьерными механизмами. Увеличение проницаемости соответствующих барьеров делает любой орган более восприимчивым, а ее уменьшение — менее чувствительным, менее восприимчивым к веществам, циркулирующим в крови или введенным в нее с той или иной экспериментальной или терапевтической целью.
Уменьшение сопротивляемости отдельных барьеров по отношению к различным патогенным агентам, находящимся в крови, может явиться причиной заболевания того или иного органа. Под влиянием различных факторов (физиологических, физических, химических, инфекционных и т. д.) проницаемость барьеров изменяется — повышается в одних случаях и снижается в других. Это свойство барьеров может быть использовано для целенаправленного воздействия на отдельные органы или весь организм. Большая пластичность барьерных механизмов, их приспособляемость к условиям внешней и внутренней среды имеют важное значение для нормального существования организма, сохранения определенного уровня физиологических функций, предохранения от инфекций, интоксикаций, функциональных и органических нарушений.
Анатомическим субстратом внутренних барьеров является в основном эндотелий капилляров и прекапилляров, строение которого различно в разных органах. Физиологическая активность барьеров зависит как от проницаемости стенки сосудов, так и от многообразных нейро-эндокринно-гуморальных влияний, регулирующих взаимоотношения между организмом и окружающей его средой, с одной стороны, и между кровью и тканевой жидкостью — с другой.
Проблема барьерной функции широко разрабатывается в СССР (работы Л. С. Штерн и сотр., А. А. Богомольца, Н. Д. Стражеско, Б. Н. Могильницкого, А. И. Смирновой-Замковой, Г.Н. Кассиля, Н.Н. Зайко, Я.Л. Рапопорта и др.). Предложен ряд методов исследования барьерных функций (введение различных красителей, прижизненная микроскопия, микросжигание, радиоизотопная индикация, электронная микроскопия и т. д.). В большинстве случаев для суждения о барьерной функции применяется метод количественного определения в органах и тканях введенного в кровь индикатора, что не всегда является специфическим показателем функционального состояния барьеров, а во многих случаях зависит от интенсивности межуточного обмена.
Среди внутренних барьеров наиболее подробно изучен гемато-энцефалический барьер — физиологический механизм, регулирующий обмен веществ между кровью и ЦНС, а также защищающий головной и спинной мозг от чужеродных веществ, введенных в кровь, или от продуктов нарушенного тканевого метаболизма, образовавшихся в самом организме. Новым разделом науки является изучение внутриклеточных барьеров, начатое в советских и зарубежных лабораториях.
Гематоофтальмический барьер. Жидкость передней камеры глаза значительно отличается по составу от кровяной плазмы: белок, ферменты и антитела в камерной влаге отсутствуют или содержатся в незначительном количестве. В отношении электролитов разница концентрации их в камерной влаге и в крови не может быть объяснена простой фильтрацией или диализом. Анализ данных о проникновении различных веществ в жидкости глаза, а также исследования с применением радиоактивных изотопов позволяют сделать вывод, что между кровью и жидкостями глаза существует активная регулирующая и защитная биологическая мембрана (гематоофтальмический барьер), выполняющая барьерную функцию.
Гистологические исследования дают основание полагать, что анатомическим субстратом гематоофтальмического барьера является эндотелий сосудов, обладающий весьма активными свойствами. Заметное влияние на функцию гематоофтальмического барьера оказывает тройничный нерв, а также вегетативная нервная система. Возможность условнорефлекторного изменения проницаемости сосудов переднего отрезка глазного яблока свидетельствует о существовании контроля над функцией гематоофтальмического барьера со стороны коры головного мозга.