Barrier ng utak ng dugo

Ang barrier ng dugo-utak ay napakahalaga para sa pagbibigay ng homeostasis sa utak, ngunit maraming mga katanungan tungkol sa pormasyon nito ay hindi pa rin lubos na nauunawaan. Ngunit ngayon na ito ay ganap na malinaw na ang BBB ay ang pinaka-binibigkas sa pagkita ng kaibhan, pagiging kumplikado at pagkukulang ng histohematological barrier. Ang pangunahing yunit ng istruktura at functional nito ay ang mga selula ng endothelial ng mga capillary ng utak.

Ang metabolismo ng utak, tulad ng walang iba pang mga organ, ay nakasalalay sa mga sangkap na nanggagaling sa daluyan ng dugo. Maraming mga vessels ng dugo na nagbibigay ng trabaho ng nervous system ay nakikilala sa pamamagitan ng ang katunayan na ang proseso ng pagtagos ng mga sangkap sa pamamagitan ng kanilang mga pader ay pumipili. Ang mga selulang endothelial ng mga capillary ng utak ay konektado sa pamamagitan ng tuluy-tuloy na tuluy-tuloy na mga kontak, kaya ang mga sangkap ay maaaring pumasa lamang sa pamamagitan ng mga cell mismo, ngunit hindi sa pagitan ng mga ito. Ang mga selula ng glial, ang ikalawang bahagi ng barrier ng dugo-utak, ay sumunod sa panlabas na ibabaw ng mga capillary. Sa vascular plexuses ng ventricles ng utak, ang anatomical na batayan ng hadlang ay ang mga epithelial cells, na konektado rin. Sa kasalukuyan, ang dugo-utak barrier ay hindi itinuturing bilang pangkatawan at morphological at functional bilang formation ma-pili pumasa, at sa ilang mga kaso at inihatid sa mga cell magpalakas ng loob sa pamamagitan ng mga aktibong transportasyon mekanismo sa iba't-ibang molecules. Kaya, ang hadlang ay nagsasagawa ng mga pag-andar sa regulasyon at proteksiyon

Sa utak, may mga istruktura kung saan ang barrier ng dugo-utak ay humina. Ito, higit sa lahat, ang hypothalamus, pati na rin ang isang bilang ng mga formations sa ibaba ng ika-3 at ika-4 na ventricles - ang rear box (lugar postrema), subfornical subkomissuralny at katawan, pati na rin ang pineyal glandula. Ang integridad ng BBB ay nabalisa ng ischemic at nagpapaalab na mga sugat ng utak.

Ang barrier ng dugo-utak ay isinasaalang-alang na sa wakas ay nabuo kapag ang mga katangian ng mga selula na ito ay nagbibigay ng dalawang kondisyon. Una, ang rate ng likido-phase endocytosis (pinocytosis) sa kanila ay dapat na lubhang mababa. Pangalawa, ang mga tiyak na siksik na mga contact ay dapat bumuo sa pagitan ng mga cell, na kung saan ang isang napakataas na de-koryenteng pagtutol ay katangian. Naabot nito ang mga halaga ng 1000-3000 Ω / cm ² para sa mga capillary ng soft dura mater at mula 2000 hanggang 8000 0m / cm2 para sa intraparenchymal cerebral capillaries. Para sa paghahambing: ang average na halaga ng transendothelial de-koryenteng pagtutol ng mga capillary ng skeletal na kalamnan ay 20 ohm / cm2 lamang.

Ang pagkamatagusin ng hadlang sa dugo-utak para sa karamihan ng mga sangkap ay higit sa lahat na natutukoy sa pamamagitan ng kanilang mga pag-aari, pati na rin ng kakayahan ng mga neurons na i-synthesize ang mga sangkap na ito sa kanilang sarili. Sangkap na maaaring pagtagumpayan ito hadlang ay lalo na oksiheno at carbon dioxide, at iba't ibang metal ions, asukal, mahahalagang amino acids at mataba acids na kailangan para sa normal na paggana ng utak. Ang transportasyon ng glucose at bitamina ay isinasagawa gamit ang mga vectors. Kasabay nito, ang D- at L-glucose ay may iba't ibang mga rate ng pagtagos sa pamamagitan ng hadlang - sa unang ito ay higit sa 100 beses na mas mataas. Ang glucose ay may pangunahing papel sa parehong enerhiya pagsunog ng pagkain sa katawan ng utak at sa pagbubuo ng isang bilang ng mga amino acids at protina.

Ang nangungunang kadahilanan na tumutukoy sa paggana ng barrier ng dugo-utak ay ang antas ng metabolismo ng mga cell nerve.

Ang pagbibigay ng neurons kinakailangang sangkap ay isinasagawa hindi lamang sa pamamagitan ng mga angkop na ipinapatupad dito capillaries, ngunit din dahil ang soft-spike at araknoid membranes, na circulates cerebrospinal fluid. Ang cerebrospinal fluid ay matatagpuan sa lukab ng bungo, sa ventricles ng utak at sa mga puwang sa pagitan ng mga lamad ng utak. Sa mga tao, ang volume nito ay tungkol sa 100-150 ML. Dahil sa cerebrospinal fluid, ang osmotic balance ng mga nerve cells ay pinananatili at ang metabolikong produkto na nakakalason sa nervous tissue ay inalis.

Ang mga paraan ng palitan ng metabolismo at ang papel na ginagampanan ng barrier ng dugo-utak sa metabolismo (sa: Shepherd, 1987) 

Ang pagdaan ng sangkap sa pamamagitan ng dugo-utak barrier nakasalalay hindi lamang sa ang pagkamatagusin ng vascular pader ay (molecular timbang, walang bayad at lipophilicity ng sangkap), ngunit din sa ang presensya o kawalan ng mga aktibong mga sistema ng transportasyon.

Stereospecific insulin nakasalalay asukal transporter (labis na kasaganaan-1) na nagbibigay ng transportasyon ng mga sangkap sa kabila ng utak dugo barrier, ay mayaman sa endothelial cell ng utak capillaries. Ang aktibidad ng transporter na ito ay maaaring matiyak ang paghahatid ng glucose sa isang halaga ng 2-3 beses na kinakailangan ng utak sa ilalim ng normal na kondisyon.

Mga katangian ng mga sistema ng transportasyon ng barrier ng dugo-utak (pagkatapos: Pardridge, Oldendorf, 1977)

Mga koneksyon sa transportable	Pangunahing substrate	Km, mM	Vmax nmol / min * g
Hexoses	Asukal	Ika-9	1600
Monocarboxylic acids	Lactate	1.9	120
Neutral amino acids	Phenylalanine	0.12	30
Basic amino acids	Lysin	0.10	Ika-6
Amine	Choline	0.22	Ika-6
Purines	Adenine	0.027	1
Nucleosides	Adenosine	0.018	0.7

Sa mga bata na may pagkagambala sa pagkilos ng transporter na ito, mayroong isang makabuluhang pagbawas sa antas ng glucose sa cerebrospinal fluid at pagkagambala sa pagpapaunlad at paggana ng utak.

Monocarboxylic acids (L-lactate, acetate, pyruvate), pati na rin ang mga ketone body ay transported sa pamamagitan ng hiwalay na mga sistema ng stereospecific. Bagaman mas mababa ang intensity ng kanilang sasakyan kaysa sa transportasyon ng glucose, ang mga ito ay isang mahalagang metabolic substrate sa mga bagong silang at sa pag-aayuno.

Ang transportasyon ng choline sa central nervous system ay din mediated ng carrier at maaaring regulated ng rate ng synthesis ng acetylcholine sa nervous system.

Ang mga bitamina ay hindi na-synthesize ng utak at ibinibigay mula sa dugo sa pamamagitan ng mga espesyal na sistema ng transportasyon. Sa kabila ng katunayan na ang mga sistemang ito ay may mababang aktibidad sa transportasyon, sa ilalim ng normal na kondisyon ay makakapagbigay sila ng transportasyon ng halaga ng bitamina na kinakailangan para sa utak, ngunit ang kakulangan sa pagkain ay maaaring humantong sa mga karamdaman sa neurological. Ang ilang mga protina ng plasma ay maaari ring tumagos sa barrier ng dugo-utak. Ang isa sa mga paraan ng kanilang pagtagos ay transcytosis, na pinangasiwaan ng mga receptor. Ito ay kung paano ang insulin, transferrin, vasopressin at insulin-tulad ng paglago kadahilanan ay tumagos sa hadlang. Ang mga selulang endothelial ng mga capillary ng utak ay may mga tukoy na receptor para sa mga protina at may kakayahang isakatuparan ang endocytosis ng complex-receptor complex. Mahalaga na bilang isang resulta ng kasunod na mga pangyayari ang kumplikadong disintegrates, ang buo protina ay maaaring palabasin sa kabaligtaran ng cell, at ang receptor ay muling naka-embed sa lamad. Para sa polycationic proteins at lectins, ang paraan ng pagtagos sa pamamagitan ng BBB ay transcytosis din, ngunit hindi ito kaugnay sa operasyon ng mga tukoy na receptors.

Maraming mga neurotransmitters na naroroon sa dugo ay hindi nakapasok sa BBB. Kaya, ang dopamine ay walang kakayahan na ito, habang ang L-Dopa ay pumasok sa pamamagitan ng BBB gamit ang neutral na sistema ng transportasyon ng amino acid. Bilang karagdagan, maliliit na ugat cell naglalaman ng enzymes metabolizing neurotransmitters (cholinesterase, GABA-transaminase aminopeptidase et al.), Gamot at nakakalason sangkap, na nagbibigay ng hindi lamang proteksyon ng utak mula sa dugo nagpapalipat-lipat neurotransmitters, ngunit pati rin sa toxins.

Ang trabaho ay nagsasangkot din ang BBB transporter protina nagdadala transportasyon ng mga sangkap mula sa endothelial cell ng utak capillaries sa dugo, na pumipigil sa kanilang mga baon sa utak, tulad ng b-glycoprotein.

Sa kurso ng ontogeny, ang bilis ng transportasyon ng iba't ibang sangkap sa pamamagitan ng BBB ay malaki ang pagbabago. Kaya, ang bilis ng transportasyon ng b-hydroxybutyrate, tryptophan, adenine, choline, at glucose sa mga bagong silang ay mas mataas kaysa sa mga may sapat na gulang. Sinasalamin nito ang mas mataas na pangangailangan ng pagbubuo ng utak sa enerhiya at macromolecular substrates.

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