Bloed-hersenbarrière

De bloed-hersenbarrière is uitermate belangrijk voor het onderhoud van de hersenhomeostase, maar veel vragen over de vorming ervan zijn nog steeds niet volledig begrepen. Maar nu al is het absoluut duidelijk dat de BBB de meest uitgesproken is over de differentiatie, complexiteit en dichtheid van de histohematologische barrière. De belangrijkste structurele en functionele eenheid is de endotheelcellen van de haarvaten van de hersenen.

Het metabolisme van de hersenen is, als geen ander orgaan, afhankelijk van de stoffen die in de bloedbaan terechtkomen. Talrijke bloedvaten die het werk van het zenuwstelsel verzorgen, onderscheiden zich door het feit dat het proces van penetratie van stoffen door hun wanden selectief is. Endotheelcellen van de haarvaten van de hersenen zijn verbonden door continue continue contacten, zodat stoffen alleen door de cellen zelf kunnen gaan, maar niet daartussen. Gliacellen, de tweede component van de bloed-hersenbarrière, hechten zich aan het uitwendige oppervlak van de haarvaten. In de vasculaire plexi van de ventrikels van de hersenen is de anatomische basis van de barrière de epitheliale cellen, ook nauw met elkaar verbonden. Momenteel wordt het bloed-hersenbarrière niet anatomische en morfologische en functionele als formatie selectief kan passeren, en in sommige gevallen beschouwd en zenuwcellen uit met behulp van actieve transportmechanismen verschillende moleculen. De barrière vervult dus regulerende en beschermende functies

In de hersenen zijn er structuren waarin de bloed-hersenbarrière verzwakt is. Dit vooral de hypothalamus, evenals een aantal samenstellingen onderaan 3 en 4 ventrikels - de achterste box (area postrema), subfornicale subkomissuralny en organen, alsmede de pijnappelklier. De integriteit van de BBB wordt verstoord door ischemische en inflammatoire laesies van de hersenen.

Er wordt aangenomen dat de bloed-hersenbarrière uiteindelijk wordt gevormd wanneer de eigenschappen van deze cellen aan twee voorwaarden voldoen. Ten eerste moet de snelheid van endocytose in de vloeistoffase (pinocytose) extreem laag zijn. Ten tweede moeten er specifieke dichte contacten ontstaan tussen de cellen, waarvoor een zeer hoge elektrische weerstand karakteristiek is. Het bereikt waarden van 1000 - 3000 Ω / cm ² voor capillairen van de zachte dura mater en van 2000 tot 8000 0 m / cm2 voor intraparenchymale cerebrale haarvaten. Ter vergelijking: de gemiddelde waarde van de transendotheliale elektrische weerstand van capillairen van skeletspieren is slechts 20 ohm / cm2.

De doorlaatbaarheid van de bloed-hersenbarrière voor de meeste stoffen wordt grotendeels bepaald door hun eigenschappen, evenals door het vermogen van neuronen om deze stoffen zelf te synthetiseren. De stoffen die deze barrière kunnen overwinnen, zijn allereerst zuurstof en koolstofdioxide, evenals verschillende metaalionen, glucose, essentiële aminozuren en vetzuren die nodig zijn voor de normale werking van de hersenen. Het transport van glucose en vitamines wordt uitgevoerd met behulp van vectoren. Tegelijkertijd hebben D- en L-glucose verschillende penetratiesnelheden door de barrière - in het eerste geval is het meer dan 100 keer hoger. Glucose speelt een belangrijke rol in zowel het energiemetabolisme van de hersenen als in de synthese van een aantal aminozuren en eiwitten.

De belangrijkste factor die het functioneren van de bloed-hersenbarrière bepaalt, is het niveau van metabolisme van zenuwcellen.

Het verschaffen van neuronen met de noodzakelijke substanties wordt niet alleen uitgevoerd met behulp van geschikte bloedcapillairen, maar ook vanwege de processen van de zachte en arachnoïde omhulsels waarover het hersenvocht circuleert. Hersenvocht bevindt zich in de holte van de schedel, in de kamers van de hersenen en in de ruimten tussen de hersenmembranen. Bij mensen bedraagt het volume ongeveer 100-150 ml. Door de cerebrospinale vloeistof wordt de osmotische balans van de zenuwcellen gehandhaafd en worden metabolische producten die toxisch zijn voor het zenuwweefsel verwijderd.

De manieren van mediatoruitwisseling en de rol van de bloed-hersenbarrière in het metabolisme (op: Shepherd, 1987) 

De passage van stoffen door de bloed-hersenbarrière hangt niet alleen af van de doorlaatbaarheid voor hen van de vaatwand (molecuulgewicht, lading en lipofiliteit van de stof), maar ook van de aanwezigheid of afwezigheid van een actief transportsysteem.

Stereospecifieke insulineafhankelijke glucosetransporter (GLUT-1), die de overdracht van deze stof door de bloed-hersenbarrière mogelijk maakt, is rijk aan endotheelcellen van de haarvaten van de hersenen. De activiteit van deze transporter kan zorgen voor de toediening van glucose in een hoeveelheid van 2-3 keer die de hersenen nodig hebben onder normale omstandigheden.

Kenmerken van de transportsystemen van de bloed-hersenbarrière (na: Pardridge, Oldendorf, 1977)

Transporteerbare verbindingen	Primair substraat	Km, mM	Vmax nmol / min * g
Hexosen	Glucose	9	1600
Monocarbonzuur acid	Lactaat	1.9	120
Neutrale aminozuren	Fenylalanine	0.12	30
Basis aminozuren	Lysine	0.10	6
Moord	Mengen	0.22	6
Purines	Adenine	0027	1
Nucleosiden	Adenosine	0018	0.7

Bij kinderen met de verstoring van de werking van deze transporter is er een significante afname van het glucosegehalte in de hersenvocht en een verstoring in de ontwikkeling en het functioneren van de hersenen.

Monocarbonzuren (L-lactaat, acetaat, pyruvaat), evenals ketonlichamen worden getransporteerd door afzonderlijke stereospecifieke systemen. Hoewel de intensiteit van hun transport lager is dan het transport van glucose, vormen ze een belangrijk metabolisch substraat bij pasgeborenen en bij vasten.

Transport van choline naar het centrale zenuwstelsel wordt ook gemedieerd door de drager en kan worden gereguleerd door de synthesesnelheid van acetylcholine in het zenuwstelsel.

Vitaminen worden niet door de hersenen gesynthetiseerd en worden uit het bloed aangevoerd door middel van speciale transportsystemen. Ondanks het feit dat deze systemen een relatief lage transportactiviteit hebben, kunnen ze onder normale omstandigheden zorgen voor het transport van de hoeveelheid vitamines die nodig zijn voor de hersenen, maar hun tekort aan voedsel kan leiden tot neurologische aandoeningen. Sommige plasma-eiwitten kunnen ook door de bloed-hersenbarrière dringen. Een van de manieren van penetratie is transcytose, gemedieerd door receptoren. Dit is de manier waarop insuline, transferrine, vasopressine en insuline-achtige groeifactor de barrière binnendringen. Endotheelcellen van de haarvaten van de hersenen hebben specifieke receptoren voor deze eiwitten en zijn in staat endocytose van het eiwit-receptorcomplex uit te voeren. Het is belangrijk dat als gevolg van opeenvolgende gebeurtenissen het complex desintegreert, intact eiwit aan de andere kant van de cel kan worden afgegeven en de receptor opnieuw in het membraan wordt ingebed. Voor polykationische eiwitten en lectinen is de methode van penetratie door de BBB ook transcytose, maar deze is niet geassocieerd met de werking van specifieke receptoren.

Veel neurotransmitters die in het bloed aanwezig zijn, kunnen de BBB niet binnendringen. Dus dopamine heeft dit vermogen niet, terwijl L-Dopa door de BBB doordringt met behulp van een neutraal aminozuurtransportsysteem. Bovendien capillaire cellen bevatten enzymen metaboliseren neurotransmitters (cholinesterase, GABA-transaminase aminopeptidase et al.), Drugs en giftige stoffen, die niet alleen bescherming van de hersenen tegen het bloed circulerende neurotransmitters verschaft, maar ook van toxines.

GEB neemt ook deel aan dragereiwitten die stoffen uit de endotheelcellen van de haarvaten naar het bloed transporteren en hun penetratie in de hersenen voorkomen, bijvoorbeeld het b-glycoproteïne.

In de loop van de ontogenie verandert de transportsnelheid van verschillende stoffen door de BBB aanzienlijk. De transportsnelheid van b-hydroxybutyraat, tryptofaan, adenine, choline en glucose bij pasgeborenen is dus aanzienlijk hoger dan bij volwassenen. Dit weerspiegelt de relatief hogere behoefte van de ontwikkelende hersenen aan energie en macromoleculaire substraten.

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