Barriera emato-encefalica

La barriera ematoencefalica è estremamente importante per il mantenimento dell'omeostasi cerebrale, ma molte domande riguardanti la sua formazione non sono ancora completamente comprese. Ma già ora è assolutamente chiaro che il BBB è il più pronunciato sulla differenziazione, complessità e densità della barriera istoematologica. La sua principale unità strutturale e funzionale sono le cellule endoteliali dei capillari del cervello.

Il metabolismo del cervello, come nessun altro organo, dipende dalle sostanze che entrano nel flusso sanguigno. Numerosi vasi sanguigni che forniscono il lavoro del sistema nervoso si distinguono per il fatto che il processo di penetrazione delle sostanze attraverso le loro pareti è selettivo. Le cellule endoteliali dei capillari del cervello sono collegate da contatti continui continui, quindi le sostanze possono passare solo attraverso le cellule stesse, ma non tra di loro. Le cellule gliali, il secondo componente della barriera emato-encefalica, aderiscono alla superficie esterna dei capillari. Plesso vascolare dei ventricoli cerebrali cellule epiteliali barriera base anatomici sono anche strettamente unite insieme. Attualmente, la barriera sangue-cervello non è considerato come anatomica e morfologica e funzionale come una formazione in grado di passare in modo selettivo, e in alcuni casi e consegnato alle cellule nervose mediante meccanismi di trasporto attivo a varie molecole. Pertanto, la barriera svolge funzioni regolatorie e protettive

Nel cervello ci sono strutture in cui la barriera emato-encefalica è indebolita. Questo, soprattutto, l'ipotalamo, così come un numero di formazioni in fondo 3a e 4a ventricoli - scatola posteriore (area postrema), subkomissuralny e corpi subfornicale, nonché la ghiandola pineale. L'integrità del BBB è disturbata da lesioni ischemiche e infiammatorie del cervello.

Si considera che la barriera emato-encefalica si formi infine quando le proprietà di queste cellule soddisfano due condizioni. Innanzitutto, il tasso di endocitosi in fase liquida (pinocitosi) in essi dovrebbe essere estremamente basso. In secondo luogo, devono essere presenti specifici contatti densi tra le celle, per le quali è caratteristica una resistenza elettrica molto elevata. Raggiunge valori di 1000-3000 Ω / cm ² per capillari della dura dura madre e da 2000 a 8000 0 m / cm2 per i capillari intraparenchimali cerebrali. Per confronto: il valore medio della resistenza elettrica transendoteliale dei capillari del muscolo scheletrico è solo di 20 ohm / cm2.

La permeabilità della barriera emato-encefalica per la maggior parte delle sostanze è in gran parte determinata dalle loro proprietà, così come dalla capacità dei neuroni di sintetizzare queste sostanze da sole. Le sostanze che possono superare questa barriera includono, prima di tutto, ossigeno e anidride carbonica, oltre a vari ioni metallici, glucosio, amminoacidi essenziali e acidi grassi necessari per il normale funzionamento del cervello. Il trasporto di glucosio e vitamine viene effettuato utilizzando i vettori. Allo stesso tempo, D- e L-glucosio hanno diversi tassi di penetrazione attraverso la barriera - nel primo è più di 100 volte più alto. Il glucosio svolge un ruolo importante sia nel metabolismo energetico del cervello che nella sintesi di numerosi amminoacidi e proteine.

Il principale fattore che determina il funzionamento della barriera emato-encefalica è il livello del metabolismo delle cellule nervose.

I neuroni sono forniti di sostanze necessarie non solo con l'aiuto di adeguati capillari sanguigni, ma anche con i processi dei gusci morbidi e aracnoidi, sui quali circola il liquido cerebrospinale. Il liquido cerebrospinale si trova nella cavità del cranio, nei ventricoli del cervello e negli spazi tra le membrane del cervello. Nell'uomo il suo volume è di circa 100-150 ml. A causa del fluido cerebrospinale, viene mantenuto l'equilibrio osmotico delle cellule nervose e vengono rimossi i prodotti metabolici tossici per il tessuto nervoso.

Le vie dello scambio di mediatori e il ruolo della barriera emato-encefalica nel metabolismo (in: Shepherd, 1987) 

Il passaggio di sostanze attraverso la barriera emato-encefalica dipende non solo dalla permeabilità ad esse della parete vascolare (peso molecolare, carica e lipofilia della sostanza), ma anche dalla presenza o dall'assenza di un sistema di trasporto attivo.

Il trasportatore di glucosio stereospecifico insulino-indipendente (GLUT-1), che fornisce il trasferimento di questa sostanza attraverso la barriera emato-encefalica, è ricco di cellule endoteliali dei capillari del cervello. L'attività di questo trasportatore può garantire l'erogazione di glucosio in quantità 2-3 volte quella richiesta dal cervello in condizioni normali.

Caratteristiche dei sistemi di trasporto della barriera emato-encefalica (dopo: Pardridge, Oldendorf, 1977)

Connessioni trasportabili	Substrato primario	Km, mM	Vmax nmol / min * g
Esosi	Glucosio	9	1600
Acidi monocarbossilici	Lattato	1.9	120
Amminoacidi neutri	Fenilalanina	0,12	30
Amminoacidi basici	Lisina	0.10	6
Omicidio	Mescolare	0.22	6
Purine	Adenina	0027	1
Nucleosidi	Adenosina	0,018	0.7

Nei bambini con l'interruzione del funzionamento di questo trasportatore, vi è una significativa diminuzione del livello di glucosio nel liquido cerebrospinale e un'interruzione dello sviluppo e del funzionamento del cervello.

Gli acidi monocarbossilici (L-lattato, acetato, piruvato), così come i corpi chetonici sono trasportati da sistemi stereospecifici separati. Sebbene l'intensità del loro trasporto sia inferiore al trasporto di glucosio, essi sono un importante substrato metabolico nei neonati e nel digiuno.

Il trasporto della colina al sistema nervoso centrale è anche mediato dal vettore e può essere regolato dalla velocità di sintesi dell'acetilcolina nel sistema nervoso.

Le vitamine non sono sintetizzate dal cervello e sono fornite dal sangue mediante speciali sistemi di trasporto. Nonostante il fatto che questi sistemi abbiano un'attività di trasporto relativamente bassa, in condizioni normali possono fornire il trasporto della quantità di vitamine necessarie per il cervello, ma la loro carenza di cibo può portare a disturbi neurologici. Alcune proteine plasmatiche possono anche penetrare nella barriera emato-encefalica. Uno dei modi della loro penetrazione è la transcosi, mediata dai recettori. Ecco come l'insulina, la transferrina, la vasopressina e il fattore di crescita insulino-simile penetrano nella barriera. Le cellule endoteliali dei capillari del cervello hanno recettori specifici per queste proteine e sono in grado di eseguire l'endocitosi del complesso recettore della proteina. È importante che, a seguito di eventi successivi, il complesso si disintegri, la proteina intatta possa essere rilasciata sul lato opposto della cellula e il recettore viene reincastonato nella membrana. Per le proteine policiclici e le lectine, il metodo di penetrazione attraverso il BBB è anche transctosi, ma non è associato al funzionamento di recettori specifici.

Molti neurotrasmettitori presenti nel sangue non sono in grado di penetrare nel BBB. Pertanto, la dopamina non ha questa capacità, mentre la L-Dopa penetra attraverso il BBB utilizzando un sistema di trasporto dell'amminoacido neutro. Inoltre, le cellule capillari contengono enzimi che metabolizzano neurotrasmettitori (colinesterasi, GABA-transaminasi aminopeptidasi et al.), Droghe e sostanze tossiche, che fornisce non solo la protezione del cervello dal sangue circolante neurotrasmettitori, ma anche sulle tossine.

GEB partecipa anche a proteine carrier che trasportano le sostanze dalle cellule endoteliali dei capillari del cervello al sangue, impedendo la loro penetrazione nel cervello, ad esempio la glicoproteina-b.

Nel corso dell'ontogenesi, la velocità di trasporto di varie sostanze attraverso il BBB cambia significativamente. Pertanto, la velocità di trasporto del b-idrossibutirrato, del triptofano, dell'adenina, della colina e del glucosio nei neonati è significativamente più alta che negli adulti. Ciò riflette il bisogno relativamente più elevato di sviluppare il cervello nei substrati energetici e macromolecolari.

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