Kraujo ir smegenų barjeras

Smegenų ir smegenų barjerai yra labai svarbūs smegenų homeostazei teikti, tačiau daug klausimų, susijusių su jo formavimu, vis dar nėra visiškai suprantami. Tačiau jau dabar visiškai aišku, kad BBB yra labiausiai ryškus histohematologinės barjero diferencijavimui, sudėtingumui ir tankumui. Jo pagrindinis struktūrinis ir funkcinis vienetas yra galvos smegenų kapiliarų endotelio ląstelės.

Smegenų metabolizmas, kaip ir bet kuris kitas organas, priklauso nuo medžiagų, kurios patenka į kraują. Daug kraujagyslės, kurie suteikia nervų sistemą, besiskiriantis tuo, kad medžiagų skvarba per savo sienos yra selektyvi. Endotelio ląstelių smegenų kapiliarų yra sujungtos nuolat tvirtomis jungtimis, todėl ši medžiaga gali praeiti pro tik ląstelių save, bet ne tarp jų. Gliaunos ląstelės, antrasis kraujo-smegenų barjero komponentas, prisiriša prie išorinio kapiliarų paviršiaus. Kraujagyslių rezginio galvos smegenų skilvelių anatominės pagrindas barjeras epitelinės ląstelės yra taip pat tvirtai sujungtos. Šiuo metu kraujo-smegenų barjerą nelaikomas anatomijos ir morfologinės ir funkcinės kaip formavimosi gali pasirinkimo praeiti, o kai kuriais atvejais ir pristatytas į nervinių ląstelių naudojant aktyvių transporto mechanizmų į įvairias molekules. Taigi barjeras atlieka reguliavimo ir apsaugos funkcijas

Smegenyse yra struktūros, kuriose silpnėja kraujo ir smegenų barjeras. Tai, visų pirma, pagumburio, taip pat formavimasis numeris ne iš 3 ir 4 skilvelių apačioje - galinis langas (sritis postrema), subfornical subkomissuralny ir organai, taip pat kankorėžinė liauka. BBB vientisumą sutrikdo ischeminiai ir uždegiminiai smegenų pažeidimai.

Manoma, kad kraujo ir smegenų barjeras yra galiausiai suformuotas, kai šių ląstelių savybės atitinka dvi sąlygas. Pirma, skystos fazės endocitozės (pinocitozės) greitis jose turėtų būti labai mažas. Antra, tarp ląstelių, kurioms būdingas labai didelis elektrinis atsparumas, turi būti konkretūs tankūs kontaktai. Jis pasiekia 1000-3000 Ω / cm ² minkštosios kapsulės kapiliarų ir nuo 2000 iki 8000 0m / cm2 intraparenchiminiams galvos smegenų kapiliarams. Palyginimui: skeleto raumens kapiliarų transendotelio elektrinė pasipriešinimo vertė yra tik 20 omų / cm2.

Daugelio medžiagų kraujo ir smegenų barjerą pralaidumas daugiausia priklauso nuo jų savybių, o taip pat nuo neuronų sugebėjimo sintetinti šias medžiagas atskirai. Medžiagos, kurios gali įveikti šį barjerą visų pirma yra deguonies ir anglies dioksidas, ir įvairių metalo jonai, gliukozės, amino rūgščių ir riebalų rūgščių reikalingas normaliam smegenų funkcijos. Gliukozės ir vitaminų transportavimas atliekamas naudojant vektorius. Tuo pačiu metu D ir L-gliukozė pasižymi skirtingu skverbimosi greičiu per barjerą - pirmasis yra daugiau nei 100 kartų didesnis. Gliukozė atlieka svarbų vaidmenį tiek energijos smegenų metabolizme, tiek daugelio amino rūgščių ir baltymų sintezėje.

Pagrindinis veiksnys, lemiantis kraujo-smegenų barjero funkcionavimą, yra nervų ląstelių metabolizmo lygis.

Teikiant neuronų būtinų medžiagų yra atliekamas ne tik taikant tinkamas jo kapiliarų, bet taip pat dėl to, kad minkštos-kapliukai ir voratinklinį membranos, kuris cirkuliuoja galvos ir nugaros smegenų skystį. Cerebrospinalinis skystis yra kaukolės ertmėje, smegenų skilveliuose ir tarp smegenų membranose. Žmonėms jo tūris yra apie 100-150 ml. Dėl smegenų skysčio, išlaikomas nervų ląstelių osmosinis balansas ir pašalinami metaboliniai produktai, kurie yra toksiški nervų audiniui.

Tarpininkavimo mainų būdai ir kraujo-galvos barjero vaidmuo medžiagų apykaitoje (apie: Shepherd, 1987) 

Medžiagų praėjimą per kraujo-smegenų barjerą priklauso ne tik nuo kraujagyslių sienelių pralaidumas yra (molekulinė masė, krūvį ir lipophilicity medžiagos), bet taip pat dėl buvimo ar nebuvimo aktyvių transporto sistemų.

Stereospecifinis insulino priklausomas gliukozės transporterio (GLUT-1) teikti transporto medžiagos visoje hematoencefalinį barjerą, yra daug endotelio ląstelių smegenų kapiliarus. Šio transporterio veikla gali užtikrinti 2-3 kartus didesnį gliukozės kiekį nei reikalaujama smegenys normaliomis sąlygomis.

Srauto ir smegenų barjero transporto sistemų charakteristikos (po: Pardridge, Oldendorf, 1977)

Transportuojamos jungtys	Pirminis pagrindas	Km, mM	Vmax nmol / min * g
Heksozė	Gliukozė	9-asis	1600
Mono-karboksirūgšties rūgšties	Laktatas	1.9	120
Neutralios aminorūgštys	Fenilalaninas	0,12	30
Pagrindinės amino rūgštys	Lizinas	0.10	6-asis
Aminas	Cholinas	0,22	6-asis
Purinas	Adenino	0,027	1
Nukleozidai	Adenozinas	0,018	0.7

Vaikams, sergantiems šio vežėjo funkcionavimo sutrikimu, smegenų skysčio gliukozės koncentracija gerokai sumažėja, o smegenų vystymasis ir funkcionavimas sutrinka.

Monokarboksirūgštys (L-laktatas, acetatas, piruvatas), taip pat ketoniniai kūnai yra vežami atskiromis stereospecifinėmis sistemomis. Nors jų transportavimo intensyvumas yra mažesnis nei gliukozės pernešimas, jie yra svarbus metabolinis substratas naujagimiams ir pasninkui.

Koliino transportavimas į centrinę nervų sistemą yra paskatintas nešiklio ir jį galima reguliuoti acetilcholino sintezės greitį nervų sistemoje.

Vitaminai nėra sintezuojami smegenyse ir yra tiekiami iš kraujo naudojant specialias transporto sistemas. Nepaisant to, kad šiose sistemose yra santykinai mažos transporto veiklos, esant įprastoms sąlygoms jos gali transportuoti smegenims reikalingų vitaminų kiekį, tačiau jų maisto trūkumas gali sukelti neurologinius sutrikimus. Kai kurie plazmos baltymai taip pat gali patekti į kraujo ir smegenų barjerą. Vienas iš jų skverbimosi būdų yra transcitozė, kurią skatina receptoriai. Štai kaip insulinas, transferinas, vazopresinas ir insulino tipo augimo faktorius įsiskverbia į barjerą. Smegenų kapiliarų endotelio ląstelės turi specifinius šių baltymų receptorius ir gali atlikti baltymo receptorių komplekso endocitozę. Svarbu, kad kaip į vėlesnius įvykius, kompleksas ištirps rezultatas, nepažeistas baltymas gali būti išleistas į priešingą pusę narvo, ir vėl receptorių įdėta į membraną. Polikotijonų baltymams ir lektinams įsiskverbimo per BBB metodas taip pat yra transcitozė, tačiau jis nėra susijęs su specifinių receptorių veikimu.

Daugelis kraujyje esančių neuromediatorių negali patekti į BBB. Tokiu būdu, dopamino neturi šį gebėjimą, o L-dopos prasiskverbia per BBB per neutralioje aminorūgščių transporto sistemą. Be to, kapiliariniai ląstelės turėti fermentų, metabolizuojančių mediatoriai (cholinesterazės, GABA-transaminazių aminopeptidazę et al.), Narkotikų ir toksinių medžiagų, kuris suteikia ne tik apsauga, smegenų iš kraujo cirkuliacijos neurotransmiterių, bet taip pat remiantis toksinų.

Darbas taip pat apima BBB transporterių baltymus vežančių transportavimą medžiagų iš endotelio ląstelių smegenų kapiliarų kiekis kraujyje, užkirsti kelią jų įsiskverbimą į smegenis, tokių kaip B-glikoproteino.

Ontogenezės metu įvairių medžiagų greitis per BBB labai pasikeičia. Taigi, naujagimių b-hidroksibutiroto, triptofano, adenino, cholino ir gliukozės transportavimo greitis yra žymiai didesnis nei suaugusiesiems. Tai atspindi santykinai didesnį besivystančių smegenų poreikį energetikoje ir makromolekulinėse medžiagose.

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