Penghalang darah-otak

Hambatan darah-otak sangat penting untuk menyediakan homeostasis otak, tetapi banyak persoalan mengenai pembentukannya masih belum difahami sepenuhnya. Tetapi sekarang sudah jelas bahawa BBB adalah yang paling ketara mengenai pembezaan, kerumitan dan kepadatan penghalang histoematologi. Unit struktur dan fungsinya yang utama adalah sel endothelial daripada kapilari otak.

Metabolisme otak, seperti tidak ada organ lain, bergantung kepada bahan yang datang dengan aliran darah. Banyak saluran darah yang menyediakan kerja sistem saraf dibezakan oleh fakta bahawa proses penembusan bahan melalui dinding mereka adalah terpilih. Sel-sel endothelial kapilari otak disambungkan oleh hubungan berterusan yang berterusan, jadi bahan boleh lulus hanya melalui sel sendiri, tetapi tidak di antara mereka. Sel glial, komponen kedua dalam halangan otak darah, mematuhi permukaan luar kapilari. Dalam plexus vaskular ventrikel otak, asas anatomi penghalang adalah sel epitelium, juga terhubung rapat. Pada masa ini, halangan darah otak tidak dianggap sebagai anatomi dan morfologi dan berfungsi sebagai pembentukan yang dapat terpilih lulus, dan dalam beberapa kes dan dihantar ke sel-sel saraf melalui mekanisme pengangkutan aktif kepada pelbagai molekul. Oleh itu, halangan melakukan fungsi pengawalseliaan dan perlindungan

Di dalam otak, ada struktur di mana penghalang darah-otak lemah. Ini, di atas semua, hipotalamus, serta beberapa formasi di bahagian bawah 3 dan ventrikel 4 - kotak belakang (kawasan postrema), subkomissuralny subfornical dan badan, serta kelenjar pineal. Integriti BBB terganggu oleh luka iskemik dan keradangan otak.

Penghalang otak darah dianggap akhirnya terbentuk apabila sifat sel-sel ini memenuhi dua syarat. Pertama, kadar endocytosis fasa cecair (pinocytosis) di dalamnya harus sangat rendah. Kedua, hubungan padat tertentu mesti membentuk antara sel-sel, yang mana rintangan elektrik yang sangat tinggi adalah ciri. Ia mencapai nilai 1000-3000 Ω / cm ² untuk kapilari dura mater lembut dan dari 2000 hingga 8000 0m / cm2 untuk kapilari serebrum intraparenchymal. Sebagai perbandingan: nilai purata rintangan elektrik transendothelial kapilari otot rangka adalah hanya 20 ohm / cm2.

Kebolehtelapan penghalang darah-otak untuk kebanyakan bahan sebahagian besarnya ditentukan oleh sifatnya, dan juga oleh kemampuan neuron untuk mensintesis bahan-bahan ini sendiri. Bahan yang dapat mengatasi halangan ini termasuk, pertama sekali, oksigen dan karbon dioksida, serta pelbagai ion logam, glukosa, asid amino dan asid lemak penting yang diperlukan untuk berfungsi normal otak. Pengangkutan glukosa dan vitamin dijalankan menggunakan vektor. Pada masa yang sama, D- dan L-glukosa mempunyai kadar penembusan yang berbeza melalui halangan - pada mulanya ia lebih daripada 100 kali lebih tinggi. Glukosa memainkan peranan utama dalam kedua-dua metabolisme tenaga otak dan dalam sintesis sejumlah asid amino dan protein.

Faktor utama yang menentukan fungsi penghalang darah-otak adalah tahap metabolisme sel-sel saraf.

Neuron disediakan dengan bahan-bahan yang diperlukan bukan sahaja dengan bantuan kapilari darah yang sesuai, tetapi juga dengan proses-proses cangkang lembut dan araknoid, di mana cecair cerebrospinal beredar. Cecair Cerebrospinal terletak di rongga tengkorak, di ventrikel otak dan di ruang antara membran otak. Pada manusia, jumlahnya kira-kira 100-150 ml. Oleh kerana cecair serebrospinal, keseimbangan osmosis sel saraf dikekalkan dan produk metabolik toksik kepada tisu saraf dikeluarkan.

Cara pertukaran metabolisme dan peranan penghalang darah-otak dalam metabolisme (pada: Gembala, 1987) 

Peredaran bahan melalui halangan darah otak bergantung bukan sahaja kepada kebolehtelapan dinding vaskular adalah (berat molekul, caj dan lipophilicity bahan), tetapi juga kepada kehadiran atau ketiadaan sistem pengangkutan aktif.

Insulin Stereospecific bergantung pengangkut glukosa (GLUT-1) menyediakan pengangkutan bahan merentasi halangan otak darah, kaya dengan sel-sel endothelial kapilari otak. Aktiviti pengangkut ini dapat memastikan penyerapan glukosa dalam jumlah 2-3 kali yang diperlukan oleh otak dalam keadaan normal.

Ciri-ciri sistem pengangkutan penghalang darah-otak (selepas: Pardridge, Oldendorf, 1977)

Sambungan yang boleh diangkut	Substrat utama	Km, mM	Vmax nmol / min * g
Hexoses	Glukosa	9hb	1600
Asid monokarboksilat	Lactate	1.9	120
Asid amino neutral	Phenylalanine	0.12	30
Asid amino asas	Lysin	0.10	6th
Amin	Choline	0.22	6th
Purines	Adenina	0.027	1
Nucleosides	Adenosine	0.018	0.7

Pada kanak-kanak yang mengalami gangguan pengangkut ini, terdapat penurunan yang signifikan dalam tahap glukosa dalam cecair cerebrospinal dan gangguan dalam perkembangan dan fungsi otak.

Asid monokarboksilat (L-laktat, asetat, piruvat), serta badan-badan keton diangkut oleh sistem stereospecific tersendiri. Walaupun keamatan pengangkutan mereka lebih rendah daripada pengangkutan glukosa, mereka adalah substrat metabolik yang penting dalam bayi baru lahir dan berpuasa.

Pengangkutan choline ke sistem saraf pusat juga dimediasi oleh pembawa dan boleh dikawal oleh kadar sintesis asetilkolin dalam sistem saraf.

Vitamin tidak disintesis oleh otak dan dibekalkan dari darah melalui sistem pengangkutan khas. Walaupun sistem ini mempunyai aktiviti pengangkutan yang agak rendah, di bawah keadaan normal mereka dapat menyediakan pengangkutan jumlah vitamin yang diperlukan untuk otak, tetapi kekurangan makanan mereka boleh menyebabkan gangguan neurologi. Sesetengah protein plasma juga boleh menembusi halangan otak darah. Salah satu cara penembusan mereka ialah transcytosis, yang ditengah oleh reseptor. Ini adalah bagaimana insulin, transferrin, vasopressin dan faktor pertumbuhan insulin seperti menembusi halangan. Sel-sel endothelial kapilari otak mempunyai reseptor khusus untuk protein ini dan mampu menjalankan endositosis kompleks protein reseptor. Adalah penting bahawa sebagai akibat dari peristiwa-peristiwa berikutnya, kompleks yang hancur, protein utuh boleh dikeluarkan di seberang sel, dan reseptor dilekatkan semula ke dalam membran. Untuk protein polycationic dan lectin, kaedah penembusan melalui BBB juga transcytosis, tetapi ia tidak dikaitkan dengan operasi reseptor tertentu.

Banyak neurotransmiter yang hadir dalam darah tidak dapat menembusi BBB. Oleh itu, dopamin tidak mempunyai kemampuan ini, sementara L-Dopa menembusi BBB menggunakan sistem pengangkutan asid amino neutral. Di samping itu, sel-sel rerambut mengandungi enzim metabolisme neurotransmitter (kolinesterase, GABA-transaminase aminopeptidase et al.), Dadah dan bahan-bahan toksik, yang menyediakan bukan sahaja perlindungan otak daripada darah beredar neurotransmitter, tetapi juga kepada toksin.

Kerja-kerja ini juga melibatkan BBB protein pengangkut membawa pengangkutan bahan-bahan dari sel-sel endothelial kapilari otak dalam darah, mencegah penembusan mereka ke dalam otak, seperti b-Glikoprotein.

Dalam perjalanan ontogeny, halaju pengangkutan pelbagai bahan melalui BBB berubah dengan ketara. Oleh itu, kelajuan pengangkutan b-hydroxybutyrate, tryptophan, adenine, choline, dan glukosa dalam bayi baru lahir jauh lebih tinggi daripada orang dewasa. Ini mencerminkan keperluan otak yang semakin tinggi dalam substrat tenaga dan makromolekul.

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