Blood-brain barrier

Blodhjernebarrieren er ekstremt viktig for vedlikehold av hjernens homeostase, men mange spørsmål om dannelsen er fortsatt ikke fullt ut forstått. Men allerede nå er det helt klart at BBB er den mest uttalt på differensieringen, kompleksiteten og densiteten av den histohematologiske barrieren. Dens viktigste strukturelle og funksjonelle enhet er endotelceller av hjernehullene.

Metabolismen av hjernen, som ikke noe annet organ, avhenger av stoffene som kommer inn i blodet. Tallrike blodkar som gir nervesystemet, preges av det faktum at prosessen med å penetrere stoffer gjennom veggene deres er selektiv. Endotelceller fra hjernehullene er forbundet med kontinuerlige kontinuerlige kontakter, slik at stoffer bare kan passere gjennom cellene selv, men ikke mellom dem. Glialceller, den andre komponenten i blod-hjernebarrieren, holder seg til den ytre overflaten av kapillærene. I de vaskulære plexusene til hjernens ventrikler, er barrierens anatomiske grunnlag epitelceller, også tett forbundet. For tiden anses blod-hjernebarrieren ikke som anatomo-morfologisk, men som en funksjonell enhet som kan selektivt passere, og i noen tilfeller levere forskjellige molekyler til nervecellene via aktive transportmekanismer. Dermed utfører barrieren regulatoriske og beskyttende funksjoner

I hjernen er det strukturer der blod-hjernebarrieren er svekket. Denne, fremfor alt, hypothalamus, så vel som et antall av formasjoner ved bunnen av 3. Og 4. Ventriklene - det bakre boksen (område rema), subfornical subkomissuralny og organer, så vel som pinealkjertelen. Integriteten til BBB er forstyrret av iskemiske og inflammatoriske lesjoner i hjernen.

Blodhjernebarrieren anses å bli endelig dannet når egenskapene til disse cellene tilfredsstiller to betingelser. For det første bør frekvensen av væskefaseendocytose (pinocytose) i dem være ekstremt lav. For det andre må det dannes spesifikke tette kontakter mellom cellene, for hvilke en meget høy elektrisk motstand er karakteristisk. Den når verdiene av 1000-3000 ohm / cm ² for kapillær pial og fra 2000 til 8000 0m / cm2 for intraparenchymal hjernekapillærer. Til sammenligning: gjennomsnittsverdien av transendotelial elektrisk motstand av kapillærene i skjelettmuskulaturen er bare 20 ohm / cm2.

Gjennomtrengelighet av blod-hjernebarrieren for de fleste stoffer er i stor grad bestemt av deres egenskaper, samt av nevronernes evne til å syntetisere disse stoffene alene. Stoffene som kan overvinne denne barrieren inkluderer for det første oksygen og karbondioksid, samt ulike metallioner, glukose, essensielle aminosyrer og fettsyrer som er nødvendige for normal hjernefunksjon. Transport av glukose og vitaminer utføres ved hjelp av vektorer. Samtidig har D- og L-glukose forskjellige inntrengningsgrader gjennom barrieren - i det første er det mer enn 100 ganger høyere. Glukose spiller en viktig rolle i både energimetabolisme i hjernen og i syntese av en rekke aminosyrer og proteiner.

Den ledende faktor som bestemmer funksjonen av blod-hjernebarrieren er nivået av metabolisme av nerveceller.

Neuroner er forsynt med nødvendige stoffer, ikke bare ved hjelp av egnede blodkarillærer, men også med prosessene i de myke og arachnoide skjellene, over hvilke cerebrospinalvæsken sirkulerer. Cerebrospinalvæske ligger i hulen i hodeskallen, i hjernens ventrikler og i mellomrom mellom hjernens membraner. Hos mennesker er volumet 100-150 ml. På grunn av cerebrospinalvæsken opprettholdes den osmotiske balansen mellom nervecellene og metabolske produkter som er giftige for nervesystemet, fjernes.

Måtene til mediatorutveksling og rollen som blod-hjernebarrieren i metabolismen (på: Shepherd, 1987) 

Passasjen av stoffer gjennom blod-hjerne-barrieren, avhenger ikke bare av permeabiliteten av den vaskulære veggen er (molekylvekt, ladning og lipofilt stoffet), men også på tilstedeværelsen eller fraværet av aktive transportsystemer.

Stereospesifisert insulin-uavhengig glukose-transportør (GLUT-1), som gir overføringen av dette stoffet gjennom blod-hjernebarrieren, er rik på endotelceller fra hjernehullene. Aktiviteten til denne transportøren kan sikre levering av glukose i en mengde 2-3 ganger det som kreves av hjernen under normale forhold.

Kjennetegn ved transportsystemene i blodhjernebarrieren (etter: Pardridge, Oldendorf, 1977)

Transportable tilkoblinger	Primær substrat	Km, mM	Vmax nmol / min * g
Heksoser	Glukose	9	1600
Mono-karboksyl syre	Laktat	1.9	120
Neutrale aminosyrer	Fenylalanin	0,12	30
Grunnleggende aminosyrer	Lysin	0,10	6
Murder	Bland	0,22	6
Puriner	Adenin	0027	1
Nukleosider	Adenosin	0018	0.7

Hos barn med forstyrrelser av denne transportørens funksjon, er det en signifikant reduksjon i nivået av glukose i cerebrospinalvæsken og en forstyrrelse i hjernens utvikling og funksjon.

Monokarboksylsyrer (L-laktat, acetat, pyruvat), samt ketonlegemer transporteres av separate stereospesifikke systemer. Selv om intensiteten av transporten deres er lavere enn transporten av glukose, er de et viktig metabolsk substrat hos nyfødte og fastende.

Transport av kolin til sentralnervesystemet medieres også av bæreren og kan reguleres av syntesehastigheten av acetylkolin i nervesystemet.

Vitaminer syntetiseres ikke av hjernen og leveres fra blodet ved hjelp av spesielle transportsystemer. Til tross for at disse systemene har relativt lav transportaktivitet, kan de under normale forhold gi transport av mengden vitaminer som er nødvendige for hjernen, men deres mangel på mat kan føre til nevrologiske lidelser. Noen plasmaproteiner kan også trenge inn i blod-hjernebarrieren. En av måtene deres penetrasjon er transcytose, formidlet av reseptorer. Slik går insulin, transferrin, vasopressin og insulinlignende vekstfaktor inn i barrieren. Endotelceller i hjernens kapillærer har spesifikke reseptorer for disse proteinene og er i stand til å utføre endocytose av protein-reseptorkomplekset. Det er viktig at som følge av påfølgende hendelser kompliserer komplekset, kan intakt protein frigjøres på motsatt side av cellen, og reseptoren blir re-integrert i membranen. For polykasjoniske proteiner og lektiner er penetreringsmetoden gjennom BBB også transcytose, men den er ikke forbundet med operasjonen av spesifikke reseptorer.

Mange nevrotransmittere som er tilstede i blodet, er ikke i stand til å trenge inn i BBB. Dopamin har således ikke denne egenskapen, mens L-Dopa trenger gjennom BBB ved hjelp av et nøytralt aminosyre transportsystem. I tillegg har kapillære celler som inneholder enzymer metaboliserer nevrotransmittere (cholinesterase, GABA-transaminase-aminopeptidase et al.), Narkotika og giftige stoffer, som gir ikke bare beskyttelse av hjernen fra blodet sirkulerende nevrotransmittere, men også på giftstoffer.

GEB deltar også i carrier-proteiner som transporterer stoffer fra endotelceller fra hjernehullene til blodet, og forhindrer penetrering i hjernen, for eksempel b-glykoproteinet.

I løpet av ontogeni endres transporthastigheten av forskjellige stoffer gjennom BBB betydelig. Således er transporthastigheten av b-hydroksybutyrat, tryptofan, adenin, kolin og glukose hos nyfødte betydelig høyere enn hos voksne. Dette gjenspeiler det relativt høyere behovet for den utviklende hjernen i energi og makromolekylære substrater.

[1], [2], [3], [4], [5]