อุปสรรคในเลือดและสมอง

อุปสรรคในเลือดและสมองเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการจัดเตรียม homeostasis ในสมอง แต่คำถามมากมายเกี่ยวกับการก่อตัวของสมองยังไม่เป็นไปอย่างสมบูรณ์ แต่ตอนนี้ก็เป็นที่ชัดเจนอย่างชัดเจนว่า BBB เป็นที่เด่นชัดมากที่สุดในความแตกต่างความซับซ้อนและความหนาแน่นของกำแพง histohematological หน่วยโครงสร้างและหน้าที่หลักคือเซลล์เยื่อบุผนังหลอดเลือดฝอยของสมอง.

การเผาผลาญของสมองไม่เหมือนกับอวัยวะอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับสารที่เข้ามาในกระแสเลือด หลอดเลือดจำนวนมากที่ให้การทำงานของระบบประสาทจะโดดเด่นด้วยความจริงที่ว่ากระบวนการของการซึมผ่านของสารผ่านผนังของพวกเขาคือการคัดเลือก เซลล์เยื่อบุของเส้นเลือดฝอยของสมองเชื่อมต่อกันโดยการติดต่ออย่างต่อเนื่องอย่างต่อเนื่องดังนั้นสารสามารถผ่านเฉพาะผ่านเซลล์ตัวเอง แต่ไม่ได้ระหว่างพวกเขา เซลล์ Glial ส่วนประกอบที่สองของอุปสรรคในเลือดสมองยึดติดกับผิวด้านนอกของเส้นเลือดฝอย ใน plexuses หลอดเลือดของโพรงของสมอง, พื้นฐานทางกายวิภาคของอุปสรรคเป็นเซลล์เยื่อบุผิวยังเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา ในปัจจุบันอุปสรรคในเลือดสมองไม่ถือว่าเป็น anatomo-morphological แต่เป็นเอนทิตีที่สามารถทำงานได้อย่างเหมาะสมและในบางกรณีสามารถส่งโมเลกุลต่างๆไปยังเซลล์ประสาทผ่านกลไกการขนส่งที่ใช้งานได้ ดังนั้น ดังนั้นอุปสรรคจึงมีหน้าที่ควบคุมและป้องกัน

В สมองมีโครงสร้างที่กำแพงเลือดและสมองอ่อนแอลง นี่คือประการแรก hypothalamus รวมทั้งการก่อตัวที่ด้านล่างของโพรงที่ 3 และ 4 - ด้านหลังที่สุด (area postrema), subfunctional และ subcommissioned อวัยวะเช่นเดียวกับร่างกาย pineal ความสมบูรณ์ของ BBB จะหยุดชะงักในโรคกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือดและอักเสบ.

อุปสรรคของเลือด - สมองถือเป็นที่สุดเมื่อคุณสมบัติของเซลล์เหล่านี้เป็นไปตามเงื่อนไขสองประการ ประการแรกอัตราการเกิด endocytosis ในเฟสของของเหลว (pinocytosis) อยู่ในระดับต่ำมาก ประการที่สองการติดต่อแบบหนาแน่นเฉพาะจะต้องเกิดขึ้นระหว่างเซลล์ซึ่งมีความต้านทานไฟฟ้าสูงมาก ถึงค่า 1000-3000 Ом/см²สำหรับเส้นเลือดฝอยของเยื่อหุ้มปอดและจาก 2000 до 8000 0м/см2 สำหรับหลอดเลือดสมองภายใน สำหรับค่าเฉลี่ยของความต้านทานไฟฟ้า transendothelial ของเส้นเลือดฝอยของกล้ามเนื้อโครงกระดูกเป็นเพียง 20 โอห์ม / ซม.2.

ความซึมผ่านของหลอดเลือดสมองสำหรับสารส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของพวกเขาเช่นเดียวกับความสามารถของเซลล์ประสาทในการสังเคราะห์สารเหล่านี้ด้วยตัวเอง สารที่สามารถเอาชนะอุปสรรคนี้ ได้แก่ ออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์รวมทั้งไอออนโลหะกลูโคสกรดอะมิโนที่จำเป็นและกรดไขมันที่จำเป็นต่อการทำงานปกติของสมอง การขนส่งกลูโคสและวิตามินจะดำเนินการโดยใช้เวกเตอร์ ในขณะเดียวกัน D- และ L-glucose มีอัตราการเจาะที่แตกต่างกันผ่านอุปสรรค - ในครั้งแรกมีความสูงกว่า 100 เท่า กลูโคสมีบทบาทสำคัญในการเผาผลาญพลังงานของสมองและในการสังเคราะห์กรดอะมิโนและโปรตีนจำนวนมาก.

ปัจจัยสำคัญที่กำหนดการทำงานของอุปสรรคในเลือดสมองคือระดับการเผาผลาญของเซลล์ประสาท.

เซลล์ประสาทได้รับสารที่จำเป็นไม่เพียง แต่ด้วยความช่วยเหลือของเส้นเลือดฝอยที่เหมาะสมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกระบวนการของเปลือกหอยที่อ่อนและแมงลักไข่ซึ่งไหลผ่านของไขสันหลังอักเสบ ไขสันหลังูตั้งอยู่ในโพรงของกะโหลกศีรษะในโพรงของสมองและในช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มสมอง ในมนุษย์ปริมาณของมันเป็นเรื่องเกี่ยวกับ 100-150 мл. เนื่องจากน้ำไขสันหลังอักเสบความสมดุลของระบบประสาทของเซลล์ประสาทจะคงอยู่และการเผาผลาญอาหารเป็นพิษต่อเนื้อเยื่อประสาท.

วิธีการแลกเปลี่ยนการเผาผลาญอาหารและบทบาทของอุปสรรคในเลือดและสมองในการเผาผลาญอาหาร (on: Shepherd, 1987) 

การผ่านสารผ่านกำแพงเลือดสมองจะขึ้นอยู่กับความสามารถในการซึมผ่านของผนังหลอดเลือดเท่านั้น (น้ำหนักโมเลกุลค่าและความเป็น lipophilicity ของสาร) แต่ยังรวมถึงการมีหรือไม่มีระบบขนส่งที่ใช้งานอยู่.

ผู้ขนส่งน้ำตาลกลูโคสชนิดอินซูลินชนิดไม่สมมาตร (GLUT-1), ให้การถ่ายโอนสารนี้ผ่านอุปสรรคเลือดสมองเซลล์ endothelial ของเส้นเลือดฝอยของสมองที่อุดมไปด้วย กิจกรรมของผู้ขนส่งนี้สามารถมั่นใจได้ว่าการส่งมอบน้ำตาลกลูโคสในปริมาณ 2-3 ครั้งตามที่สมองต้องการภายใต้สภาวะปกติ.

ลักษณะของระบบการขนส่งของอุปสรรคของเลือด - สมอง (ตาม: Pardridge, Oldendorf, 1977)

การขนส่ง สัมพันธ์	พื้นผิวหลัก	Кm, мМ	Vmax nmol / นาที * g
hexoses	กลูโคส	9	1600
monocarboxylic กรด	ให้น้ำนม	1,9	120
เป็นกลาง กรดอะมิโน	phenylalanine	0,12	30
หลัก กรดอะมิโน	ไลซีน	0,10	6
ฆาตกรรม	ผสม	0,22	6
พิวรีน	adenine	0,027	1
nucleosides	อะดีโนซีน	0,018	0,7

У เด็กที่มีการหยุดชะงักของการทำงานของผู้ขนส่งนี้มีการลดลงอย่างมากในระดับของกลูโคสในน้ำไขสันหลังอักเสบและการหยุดชะงักในการพัฒนาและการทำงานของสมอง.

กรดคาร์บอกซิลิก (L-lactate, acetate, pyruvate) ตลอดจนร่างกายของ ketone จะถูกลำเลียงโดยระบบ stereospecific แยกต่างหาก แม้ว่าความเข้มของการขนส่งของพวกเขาจะต่ำกว่าการขนส่งน้ำตาลกลูโคส แต่ก็เป็นสารสำคัญในการเผาผลาญอาหารในทารกแรกเกิดและการอดอาหาร.

การขนส่งโคลีนไปยังระบบประสาทส่วนกลางยังเป็นสื่อกลางโดยผู้ให้บริการและสามารถควบคุมโดยอัตราการสังเคราะห์ acetylcholine ในระบบประสาท.

วิตามินไม่สังเคราะห์จากสมองและถูกนำมาจากเลือดโดยใช้ระบบขนส่งพิเศษ แม้ว่าระบบเหล่านี้จะมีกิจกรรมการขนส่งที่ค่อนข้างต่ำ แต่ภายใต้สภาวะปกติสามารถให้ปริมาณวิตามินที่จำเป็นสำหรับสมอง แต่ความบกพร่องในอาหารอาจนำไปสู่ความผิดปกติทางระบบประสาท โปรตีนพลาสม่าบางตัวสามารถเจาะทะลุกำแพงเลือดและสมอง หนึ่งในวิธีของการเจาะของพวกเขาคือ transcytosis, mediated โดยผู้รับ นี่คือวิธีที่อินซูลิน, transferrin, vasopressin และอินซูลินเหมือนปัจจัยการเจริญเติบโตทะลุกำแพง เซลล์เยื่อบุช่องท้องของเส้นเลือดฝอยของสมองมีตัวรับเฉพาะสำหรับโปรตีนเหล่านี้และมีความสามารถในการทำ endocytosis ของโปรตีน receptor complex เป็นสิ่งสำคัญที่เป็นผลมาจากเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นภายหลังการสลายตัวที่ซับซ้อนโปรตีนที่สมบูรณ์สามารถถูกปล่อยออกมาในด้านตรงข้ามของเซลล์และตัวรับจะถูกฝังอยู่ในเมมเบรนอีกครั้ง สำหรับโปรตีน polycationic และ lectins โดยวิธีการเจาะผ่าน BBB ด้วย คือ transcytosis แต่ไม่เกี่ยวข้องกับการทำงานของผู้รับเฉพาะ.

neurotransmitters หลายคนที่มีอยู่ในเลือดไม่สามารถเจาะ BBB ได้ ดังนั้น dopamine ไม่มีความสามารถนี้ขณะที่ L-Dopa ทะลุผ่าน BBB โดยใช้ระบบขนส่งกรดอะมิโนที่เป็นกลาง นอกจากนี้เซลล์เส้นเลือดฝอยมีเอนไซม์เมแทบอสารสื่อประสาท (aminopeptidase แท้จริงของเอนไซม์ cholinesterase, GABA-transaminase et al.), ยาเสพติดและสารพิษซึ่งให้ความคุ้มครองไม่เพียง แต่ของสมองจากเลือดไหลเวียนของสารสื่อประสาท แต่ยังเกี่ยวกับสารพิษ.

В GEB ยังเกี่ยวข้องกับโปรตีนขนส่งที่ขนส่งสารจากเซลล์เยื่อบุผนังหลอดเลือดแดงของเส้นเลือดฝอยของสมองไปสู่เลือดป้องกันการซึมผ่านของสมองเช่น b-glycoprotein.

В ในช่วงเริ่มต้นการขนส่งมีการเปลี่ยนแปลงความเร็วของสารต่างๆผ่าน BBB อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นความเร็วในการขนส่งของ b-hydroxybutyrate, tryptophan, adenine, choline และ glucose ในทารกแรกคลอดสูงกว่าผู้ใหญ่อย่างมีนัยสำคัญ นี้แสดงถึงความต้องการที่ค่อนข้างสูงขึ้นของการพัฒนาสมองในพลังงานและพื้นผิวโมเลกุล.

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