Bariera hemato-cerebrală

Bariera hemato-encefalică este extrem de importantă pentru asigurarea homeostaziei creierului, însă multe întrebări legate de formarea acesteia nu sunt încă pe deplin înțelese. Dar deja este absolut clar că BBB este cel mai pronunțat pe diferențierea, complexitatea și densitatea barierului histohematologic. Principala sa unitate structurală și funcțională este celulele endoteliale ale capilarelor creierului.

Metabolismul creierului, ca nici un alt organ, depinde de substanțele care vin cu sângele. Numeroasele vase de sânge care asigură activitatea sistemului nervos se disting prin faptul că procesul de penetrare a substanțelor prin pereții lor este selectiv. Celulele endoteliale ale capilarelor creierului sunt conectate prin contacte continue continuu, astfel încât substanțele pot trece numai prin celulele însăși, dar nu între ele. Celulele gliale, a doua componentă a barierei hemato-encefalice, aderă la suprafața exterioară a capilarelor. În plexurile vasculare ale ventriculelor creierului, baza anatomică a barierului este celulele epiteliale, de asemenea strâns legate. In prezent, bariera hematoencefalică nu este considerat anatomice și morfologice și funcționale ca formațiune capabilă să treacă selectiv, iar în unele cazuri și livrate la celulele nervoase prin intermediul unor mecanisme de transport active la diferite molecule. Astfel, bariera îndeplinește funcții de reglementare și protecție

În creier, există structuri în care bariera hemato-encefalică este slăbită. Acest lucru, mai presus de toate, hipotalamus, precum și o serie de formațiuni în partea de jos a 3-a și a 4-a ventricule - cutia din spate (zona postrema), subkomissuralny și organismele subfornical, precum glanda pineala. Integritatea BBB este perturbată de leziunile ischemice și inflamatorii ale creierului.

Bariera hemato-encefalică este considerată a fi formată în cele din urmă atunci când proprietățile acestor celule satisfac două condiții. În primul rând, rata de endocitoză în fază lichidă (pinocitoză) în ele ar trebui să fie extrem de scăzută. În al doilea rând, trebuie să se formeze contacte specifice între celule, pentru care este caracteristică o rezistență electrică foarte ridicată. Se ajunge la valori de 1000-3000 ohm / cm ² pentru Pial capilar și din 2000 până la 8000 0m / cm2 pentru capilarele cerebrale intraparenchimală. Pentru comparație: valoarea medie a rezistenței electrice transendoteliale a capilarelor musculare scheletice este de numai 20 ohmi / cm2.

Permeabilitatea barierei hemato-encefalice pentru majoritatea substanțelor este în mare măsură determinată de proprietățile lor, precum și de capacitatea neuronilor de a sintetiza aceste substanțe pe cont propriu. Substanțele care pot depăși această barieră includ, în primul rând, oxigenul și dioxidul de carbon, precum și diferiți ioni metalici, glucoză, aminoacizi esențiali și acizi grași necesari pentru funcționarea normală a creierului. Transportul de glucoză și vitamine se realizează folosind vectori. În același timp, D- și L-glucoza au rate de penetrare diferite prin barieră - în prima este mai mare de 100 de ori mai mare. Glucoza joacă un rol major atât în metabolismul energetic al creierului, cât și în sinteza unui număr de aminoacizi și proteine.

Factorul principal care determină funcționarea barieră hemato-encefalică este nivelul metabolismului celulelor nervoase.

Neuronii sunt prevazuti cu substantele necesare nu numai cu ajutorul capilarelor sanguine potrivite, ci si cu procesele carapacelor moi si arahnoide, peste care circula lichidul cefalorahidian. Lichidul cefalorahidian este localizat în cavitatea craniului, în ventriculele creierului și în spațiile dintre membranele creierului. La om, volumul său este de aproximativ 100-150 ml. Datorită lichidului cefalorahidian, se menține echilibrul osmotic al celulelor nervoase și se elimină produsele metabolice toxice pentru țesutul nervos.

Modalitatile de schimb de mediatori si rolul barierei hemato-encefalice in metabolism (in: Shepherd, 1987) 

Trecerea substanțelor prin bariera hematoencefalică nu depinde numai de permeabilitatea peretelui vascular sunt (greutate moleculară, încărcare și lipofilicitatea substanței), dar, de asemenea, cu privire la prezența sau absența unor sisteme active de transport.

Transportatorul de glucoză stereospecific independent de insulină (GLUT-1), care asigură transferul acestei substanțe prin bariera hemato-encefalică, este bogat în celule endoteliale ale capilarelor creierului. Activitatea acestui transportor poate asigura livrarea de glucoză într-o cantitate de 2-3 ori mai mare decât cea necesară creierului în condiții normale.

Caracteristicile sistemelor de transport ale barierei hemato-encefalice (după: Pardridge, Oldendorf, 1977)

Conexiuni transportabile	Substrat primar	Km, mM	Vmax nmol / min * g
Hexoze	Glucoză	9	1600
Mono - carboxilic al acidului	Lactat	1.9	120
Neutri aminoacizi	Fenilalanină	0,12	30
Aminoacizi de bază	Lizină	0.10	6
Crimă	Amesteca	0,22	6
Purine	Adenină	0,027	1
Nucleozide	Adenozină	0,018	0.7

La copiii cu întreruperea funcționării acestui transportor, există o scădere semnificativă a nivelului de glucoză din lichidul cefalorahidian și o întrerupere a dezvoltării și funcționării creierului.

Acizii monocarboxilici (L-lactat, acetat, piruvat), precum și corpurile cetone sunt transportate prin sisteme stereospecifice separate. Deși intensitatea transportului lor este mai scăzută decât transportul de glucoză, acestea sunt un substrat metabolic important la nou-născuți și la post.

Transportul colinei către sistemul nervos central este, de asemenea, mediat de purtător și poate fi reglat de viteza de sinteză a acetilcolinei în sistemul nervos.

Vitaminele nu sunt sintetizate de creier și sunt furnizate din sânge prin intermediul sistemelor speciale de transport. În ciuda faptului că aceste sisteme au o activitate de transport relativ scăzută, în condiții normale pot asigura transportul cantității de vitamine necesare pentru creier, dar deficiența acestora în alimentație poate duce la tulburări neurologice. Unele proteine plasmatice pot penetra și bariera hemato-encefalică. Una dintre căile de penetrare a acestora este transcitoza, mediată de receptori. Acesta este modul în care insulina, transferina, vasopresina și factorul de creștere asemănător insulinei penetrează bariera. Celulele endoteliale ale capilarelor cerebrale au receptori specifici pentru aceste proteine și sunt capabili să efectueze endocitoză a complexului receptor-proteină. Este important ca, ca rezultat al evenimentelor ulterioare, complexul să se dezintegreze, proteina intactă să poată fi eliberată pe partea opusă a celulei și receptorul să fie reintrodus în membrană. Pentru proteinele și lectinele policationice, metoda de penetrare prin BBB este de asemenea transcitoză, dar nu este asociată cu funcționarea receptorilor specifici.

Mulți neurotransmițători prezenți în sânge nu pot penetra BBB. Astfel, dopamina nu are această capacitate, în timp ce L-Dopa penetrează prin BBB folosind un sistem de transport de aminoacizi neutri. In plus, celulele capilare contin enzime metabolizarii neurotransmitatorilor (colinesteraza, aminopeptidaza GABA-transaminazei și colab.), Droguri și substanțe toxice, care nu numai că oferă o protecție a creierului din sange neurotransmitatori circulant, dar, de asemenea, la toxine.

GEB participă, de asemenea, la proteinele transportoare care transportă substanțe din celulele endoteliale ale capilarelor creierului în sânge, împiedicându-le penetrarea în creier, de exemplu, glicoproteina b.

În cursul ontogenei, viteza de transport a diferitelor substanțe prin BBB se modifică semnificativ. Astfel, viteza de transport a b-hidroxibutiratului, triptofanului, adeninei, colinei și glucozei la nou-născuți este semnificativ mai mare decât la adulți. Aceasta reflectă nevoia relativ ridicată a creierului în dezvoltare în substraturile energetice și macromoleculare.

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