Ang hadlang sa dugo-utak

Ang hadlang ng dugo-utak ay napakahalaga para sa pagtiyak ng homeostasis ng utak, ngunit maraming mga katanungan tungkol sa pagbuo nito ay hindi pa ganap na nilinaw. Ngunit malinaw na na ang BBB ay ang pinakanaiba, kumplikado, at siksik na hadlang sa histohematic. Ang pangunahing istruktura at functional unit nito ay ang mga endothelial cells ng mga capillary ng utak.

Ang metabolismo ng utak, tulad ng walang ibang organ, ay nakasalalay sa mga sangkap na pumapasok sa daluyan ng dugo. Maraming mga daluyan ng dugo na tinitiyak ang paggana ng sistema ng nerbiyos ay nakikilala sa pamamagitan ng katotohanan na ang proseso ng pagtagos ng mga sangkap sa pamamagitan ng kanilang mga dingding ay pumipili. Ang mga endothelial cell ng mga capillary ng utak ay konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng tuluy-tuloy na masikip na mga contact, kaya ang mga sangkap ay maaari lamang dumaan sa mga cell mismo, ngunit hindi sa pagitan nila. Ang mga selula ng glia, ang pangalawang bahagi ng hadlang ng dugo-utak, ay katabi ng panlabas na ibabaw ng mga capillary. Sa vascular plexuses ng ventricles ng utak, ang anatomical na batayan ng hadlang ay mga epithelial cells, mahigpit ding konektado sa isa't isa. Sa kasalukuyan, ang hadlang ng dugo-utak ay itinuturing na hindi bilang isang anatomical at morphological, ngunit bilang isang functional formation na may kakayahang piliing dumaan, at sa ilang mga kaso ay naghahatid ng iba't ibang mga molekula sa mga cell ng nerve gamit ang mga aktibong mekanismo ng transportasyon. Kaya, ang hadlang ay gumaganap ng mga function ng regulasyon at proteksiyon

May mga istruktura sa utak kung saan humihina ang blood-brain barrier. Ang mga ito ay pangunahing ang hypothalamus, pati na rin ang isang bilang ng mga istruktura sa ilalim ng ika-3 at ika-4 na ventricles - ang pinaka posterior field (area postrema), ang subfornical at subcommissural na mga organo, at ang pineal body. Ang integridad ng BBB ay nagambala sa ischemic at nagpapaalab na mga sugat sa utak.

Ang hadlang ng dugo-utak ay itinuturing na ganap na nabuo kapag ang mga katangian ng mga selulang ito ay nakakatugon sa dalawang kundisyon. Una, ang rate ng liquid-phase endocytosis (pinocytosis) sa kanila ay dapat na napakababa. Pangalawa, ang mga tiyak na masikip na junction ay dapat mabuo sa pagitan ng mga cell, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng napakataas na electrical resistance. Ito ay umabot sa mga halaga ng 1000-3000 Ohm/cm2 ^{para sa} mga capillary ng pia mater at mula 2000 hanggang 8000 0 m/cm2 para sa intraparenchymal cerebral capillaries. Para sa paghahambing: ang average na halaga ng transendothelial electrical resistance ng skeletal muscle capillaries ay 20 Ohm/cm2 lamang.

Ang pagkamatagusin ng hadlang ng dugo-utak para sa karamihan ng mga sangkap ay higit na tinutukoy ng kanilang mga katangian, pati na rin ang kakayahan ng mga neuron na i-synthesize ang mga sangkap na ito nang nakapag-iisa. Kabilang sa mga sangkap na maaaring malampasan ang hadlang na ito, una sa lahat, oxygen at carbon dioxide, pati na rin ang iba't ibang mga metal ions, glucose, mahahalagang amino acid at fatty acid na kinakailangan para sa normal na paggana ng utak. Ang glucose at bitamina ay dinadala gamit ang mga carrier. Kasabay nito, ang D- at L-glucose ay may magkakaibang mga rate ng pagtagos sa hadlang - ang dating ay higit sa 100 beses na mas mataas. Ang glucose ay gumaganap ng isang pangunahing papel kapwa sa metabolismo ng enerhiya ng utak at sa synthesis ng isang bilang ng mga amino acid at protina.

Ang nangungunang kadahilanan na tumutukoy sa paggana ng hadlang ng dugo-utak ay ang antas ng metabolismo ng mga selula ng nerbiyos.

Ang pagkakaloob ng mga neuron na may mga kinakailangang sangkap ay isinasagawa hindi lamang sa pamamagitan ng mga capillary ng dugo na papalapit sa kanila, kundi pati na rin salamat sa mga proseso ng malambot at arachnoid membranes, kung saan ang cerebrospinal fluid ay nagpapalipat-lipat. Ang cerebrospinal fluid ay matatagpuan sa cranial cavity, sa ventricles ng utak at sa mga puwang sa pagitan ng mga lamad ng utak. Sa mga tao, ang dami nito ay mga 100-150 ml. Salamat sa cerebrospinal fluid, ang osmotic na balanse ng mga nerve cell ay pinananatili at ang mga produktong metabolic na nakakalason sa nerve tissue ay inalis.

Mga landas ng pagpapalitan ng tagapamagitan at ang papel ng hadlang ng dugo-utak sa metabolismo (ayon kay: Shepherd, 1987) 

Ang pagpasa ng mga sangkap sa pamamagitan ng hadlang ng dugo-utak ay nakasalalay hindi lamang sa pagkamatagusin ng vascular wall sa kanila (molecular weight, charge at lipophilicity ng substance), kundi pati na rin sa pagkakaroon o kawalan ng isang aktibong sistema ng transportasyon.

Ang stereospecific na insulin-independent glucose transporter (GLUT-1), na nagsisiguro sa paglipat ng sangkap na ito sa hadlang ng dugo-utak, ay sagana sa mga endothelial cell ng mga capillary ng utak. Ang aktibidad ng transporter na ito ay maaaring matiyak ang paghahatid ng glucose sa isang halaga na 2-3 beses na mas malaki kaysa sa kinakailangan ng utak sa ilalim ng normal na mga kondisyon.

Mga katangian ng mga sistema ng transportasyon ng blood-brain barrier (ayon kay: Pardridge, Oldendorf, 1977)

Madadala na mga koneksyon	Preferential substrate	Km, mm	Vmax nmol/min*g
Hexoses	Glucose	9	1600
Mga monocarboxylic acid	Lactate	1.9	120
Mga neutral na amino acid	Phenylalanine	0.12	30
Mahahalagang amino acid	Lysine	0.10	6
Amines	Choline	0.22	6
Mga purine	Adenine	0.027	1
Mga Nucleoside	Adenosine	0,018	0.7

Ang mga bata na may kapansanan sa paggana ng transporter na ito ay nakakaranas ng isang makabuluhang pagbaba sa antas ng glucose sa cerebrospinal fluid at mga kaguluhan sa pag-unlad at paggana ng utak.

Ang mga monocarboxylic acid (L-lactate, acetate, pyruvate) at mga katawan ng ketone ay dinadala ng magkahiwalay na stereospecific system. Kahit na ang kanilang intensity ng transportasyon ay mas mababa kaysa sa glucose, sila ay isang mahalagang metabolic substrate sa mga neonates at sa panahon ng gutom.

Ang transportasyon ng choline sa gitnang sistema ng nerbiyos ay pinamagitan din ng transporter at maaaring i-regulate ng rate ng acetylcholine synthesis sa nervous system.

Ang mga bitamina ay hindi synthesize ng utak at ibinibigay mula sa dugo gamit ang mga espesyal na sistema ng transportasyon. Sa kabila ng katotohanan na ang mga sistemang ito ay may medyo mababang aktibidad ng transportasyon, sa ilalim ng normal na mga kondisyon maaari nilang matiyak ang transportasyon ng dami ng mga bitamina na kinakailangan para sa utak, ngunit ang kanilang kakulangan sa pagkain ay maaaring humantong sa mga neurological disorder. Ang ilang mga protina ng plasma ay maaari ding tumagos sa hadlang ng dugo-utak. Ang isa sa mga paraan ng kanilang pagtagos ay ang receptor-mediated transcytosis. Ito ay kung paano tumagos ang insulin, transferrin, vasopressin at insulin-like growth factor sa hadlang. Ang mga endothelial cell ng mga capillary ng utak ay may mga tiyak na receptor para sa mga protina na ito at nagagawang i-endocytose ang protina-receptor complex. Mahalaga na bilang isang resulta ng kasunod na mga kaganapan, ang complex ay nawasak, ang buo na protina ay maaaring ilabas sa kabaligtaran ng cell, at ang receptor ay maaaring muling isama sa lamad. Para sa polycationic proteins at lectins, ang transcytosis ay isa ring paraan ng pagtagos sa BBB, ngunit hindi ito nauugnay sa gawain ng mga partikular na receptor.

Maraming neurotransmitters na nasa dugo ang hindi nakakapasok sa BBB. Kaya, ang dopamine ay walang kakayahang ito, habang ang L-DOPA ay tumagos sa BBB gamit ang neutral na amino acid transport system. Bilang karagdagan, ang mga capillary cell ay naglalaman ng mga enzyme na nag-metabolize ng mga neurotransmitters (cholinesterase, GABA transaminase, aminopeptidases, atbp.), Mga gamot at nakakalason na sangkap, na nagsisiguro sa proteksyon ng utak hindi lamang mula sa mga neurotransmitter na nagpapalipat-lipat sa dugo, kundi pati na rin mula sa mga lason.

Ang gawain ng BBB ay nagsasangkot din ng mga protina ng carrier na nagdadala ng mga sangkap mula sa mga endothelial cell ng mga capillary ng utak patungo sa dugo, na pumipigil sa kanilang pagtagos sa utak, halimbawa, b-glycoprotein.

Sa panahon ng ontogenesis, ang rate ng transportasyon ng iba't ibang mga sangkap sa pamamagitan ng BBB ay makabuluhang nagbabago. Kaya, ang rate ng transportasyon ng b-hydroxybutyrate, tryptophan, adenine, choline, at glucose sa mga bagong silang ay makabuluhang mas mataas kaysa sa mga matatanda. Sinasalamin nito ang medyo mas mataas na pangangailangan ng pagbuo ng utak para sa enerhiya at macromolecular substrates.

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