Blod-hjerne barriere

Blodhjernebarrieren er yderst vigtig for at give hjernens homeostase, men mange spørgsmål vedrørende dens dannelse er stadig ikke helt forstået. Men allerede nu er det helt klart, at BBB er den mest udtalte på differentieringen, kompleksiteten og densiteten af den histohematologiske barriere. Dens vigtigste strukturelle og funktionelle enhed er endotelcellerne i kapillærerne i hjernen.

Hjernens metabolisme, som intet andet organ, afhænger af stofferne, der kommer ind i blodbanen. Talrige blodkar, der leverer nervesystemet, er kendetegnet ved, at processen med penetration af stoffer gennem deres vægge er selektiv. Endotelceller i hjernens kapillarer er forbundet med kontinuerlige kontinuerlige kontakter, så stoffer kan kun passere gennem cellerne selv, men ikke mellem dem. Glialceller, den anden komponent i blodhjernebarrieren, klæber til den ydre overflade af kapillærerne. I de vaskulære plexuser af hjernehvirvlerne er barrierens anatomiske grundlag epithelcellerne, også tæt forbundet. På nuværende tidspunkt betragtes blodhjernebarrieren ikke som anatomo-morfologisk, men som en funktionel enhed, der selektivt kan passere og i nogle tilfælde levere forskellige molekyler til nervecellerne via aktive transportmekanismer. Således udfører barrieren regulerende og beskyttende funktioner

I hjernen er der strukturer, hvor blod-hjernebarrieren er svækket. Dette frem for alt hypothalamus samt en række formationer i bunden af 3. Og 4. Ventrikler - den bageste boks (area postrema), subfornikale subkomissuralny og organer samt pinealkirtlen. Integriteten af BBB er forstyrret af iskæmiske og inflammatoriske læsioner i hjernen.

Blodhjernebarrieren anses for at være endelig dannet, når egenskaberne af disse celler opfylder to betingelser. For det første bør hastigheden af væskefaseendocytose (pinocytose) i dem være ekstremt lav. For det andet skal der dannes specifikke tætte kontakter mellem cellerne, for hvilke en meget høj elektrisk modstand er karakteristisk. Det når værdier på 1000-3000 Ω / cm ² for kapillar af den bløde dura mater og fra 2000 til 8000 0m / cm2 for intraparenchymale cerebrale kapillærer. Til sammenligning: gennemsnitsværdien af den transendoteliale elektriske modstand af skeletmuskulær kapillar er kun 20 ohm / cm2.

Gennemførelsen af blod-hjernebarrieren for de fleste stoffer bestemmes i vid udstrækning af deres egenskaber såvel som af neurons evne til at syntetisere disse stoffer alene. De stoffer, der kan overvinde denne barriere omfatter for det første ilt og kuldioxid samt forskellige metalioner, glucose, essentielle aminosyrer og fedtsyrer, der er nødvendige for hjernens normale funktion. Transport af glucose og vitaminer udføres ved hjælp af vektorer. Samtidig har D- og L-glucose forskellige penetrationshastigheder gennem barrieren - i den første er den mere end 100 gange højere. Glucose spiller en stor rolle i både energimetabolisme i hjernen og i syntesen af en række aminosyrer og proteiner.

Den førende faktor, der bestemmer funktionen af blod-hjernebarrieren, er niveauet for metabolisme af nerveceller.

Tilvejebringelse af neuroner med de nødvendige stoffer udføres ikke blot ved hjælp af egnede blodkarillærer, men også på grund af processerne af de bløde og arachnoide skaller, over hvilke cerebrospinalvæsken cirkulerer. Cerebrospinalvæske er placeret i hulrummet i kraniet, i hjernens ventrikler og i mellemrummet mellem hjernens membraner. Hos mennesker er dens volumen ca. 100-150 ml. På grund af cerebrospinalvæsken opretholdes den osmotiske balance i nervecellerne, og metaboliske produkter, der er toksiske for nervevæv, fjernes.

Måden med mediatorudveksling og rollen som blod-hjernebarrieren i stofskiftet (på: Shepherd, 1987) 

Passagen af stoffer gennem blod-hjernebarrieren afhænger ikke kun af deres gennemtrængelighed i vaskulærvæggen (molekylvægt, ladning og lipofilicitet af stoffet), men også på tilstedeværelsen eller fraværet af et aktivt transportsystem.

Stereospecifik insulin-uafhængig glucosetransportør (GLUT-1), som giver overførsel af dette stof gennem blod-hjernebarrieren, er rig på endotelceller i hjernens kapillærer. Aktiviteten af denne transportør kan sikre levering af glukose i en mængde 2-3 gange det, der kræves af hjernen under normale forhold.

Karakteristik af transportsystemerne i blodhjernebarrieren (efter: Pardridge, Oldendorf, 1977)

Transportable forbindelser	Primær substrat	Km, mM	Vmax nmol / min * g
Hexoser	Glucose	9	1600
Mono-carboxylsyre syre	Lactat	1.9	120
Neutrale aminosyrer	Phenylalanin	0,12	30
Grundlæggende aminosyrer	Lysin	0,10	6
Murder	Bland	0,22	6
Puriner	Adenin	0027	1
Nukleosider	Adenosin	0018	0,7

Hos børn med forstyrrelser i denne transportørs funktion er der et signifikant fald i niveauet af glukose i cerebrospinalvæsken og en forstyrrelse i hjernens udvikling og funktion.

Monocarboxylsyrer (L-lactat, acetat, pyruvat) såvel som ketonlegemer transporteres af separate stereospecifikke systemer. Selvom intensiteten af deres transport er lavere end transporten af glucose, er de et vigtigt stofskifte substrat hos nyfødte og i fastende.

Transport af cholin til centralnervesystemet medieres også af bæreren og kan reguleres af hastigheden af syntese af acetylcholin i nervesystemet.

Vitaminer syntetiseres ikke af hjernen og leveres fra blodet ved hjælp af særlige transportsystemer. På trods af at disse systemer har relativt lav transportaktivitet, kan de under normale forhold give transport af mængden af vitaminer, der er nødvendige for hjernen, men deres mangel i mad kan føre til neurologiske lidelser. Nogle plasmaproteiner kan også trænge ind i blod-hjernebarrieren. En af måderne ved deres indtrængning er transcytose, medieret af receptorer. Sådan trænger insulin, transferrin, vasopressin og insulinlignende vækstfaktor ind i barrieren. Endotelceller fra hjernens kapillarer har specifikke receptorer for disse proteiner og er i stand til at udføre endocytose af protein-receptor-komplekset. Det er vigtigt, at som et resultat af efterfølgende hændelser komplekset opløses, kan intakt protein frigives på den modsatte side af cellen, og receptoren genindlejres i membranen. For polykationiske proteiner og lectiner er penetrationsmetoden gennem BBB også transcytose, men den er ikke forbundet med driften af specifikke receptorer.

Mange neurotransmittere, der er til stede i blodet, er ikke i stand til at trænge ind i BBB. Dopamin har således ikke denne evne, mens L-Dopa trænger gennem BBB ved anvendelse af et neutralt aminosyre transportsystem. Desuden kapillære celler indeholder enzymer metaboliserer neurotransmittere (cholinesterase, GABA-transaminase aminopeptidase et al.), Narkotika og giftige stoffer, som tilvejebringer ikke kun beskyttelse af hjernen fra blodet cirkulerende neurotransmittere, men også på toksiner.

GEB deltager også i bærerproteiner, som transporterer stoffer fra endotelcellerne fra hjernens kapillarer til blodet, hvilket forhindrer deres indtrængning i hjernen, for eksempel b-glycoproteinet.

I løbet af ontogeni ændres transporthastigheden af forskellige stoffer gennem BBB betydeligt. Således er transporthastigheden for b-hydroxybutyrat, tryptophan, adenin, cholin og glucose hos nyfødte væsentligt højere end hos voksne. Dette afspejler det relativt højere behov for den udviklende hjerne i energi og makromolekylære substrater.

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