Крвно-мождана баријера

Крвно-мождана баријера је изузетно важна за обезбеђивање хомеостазе мозга, али многа питања која се тичу њеног формирања још увек нису у потпуности разјашњена. Али већ је јасно да је КМБ најдиференциранија, најсложенија и најгушћа хистохематска баријера. Њена главна структурна и функционална јединица су ендотелне ћелије можданих капилара.

Метаболизам мозга, као ниједан други орган, зависи од супстанци које улазе крвотоком. Бројни крвни судови који обезбеђују функционисање нервног система одликују се чињеницом да је процес продирања супстанци кроз њихове зидове селективан. Ендотелне ћелије капилара мозга повезане су једна са другом континуираним чврстим контактима, тако да супстанце могу проћи само кроз саме ћелије, али не и између њих. Глија ћелије, друга компонента крвно-мождане баријере, налазе се уз спољашњу површину капилара. У васкуларним плексусима комора мозга, анатомску основу баријере чине епителне ћелије, такође чврсто повезане једна са другом. Тренутно се крвно-мождана баријера не сматра анатомском и морфолошком, већ функционалном формацијом способном да селективно пропушта, а у неким случајевима и испоручује различите молекуле нервним ћелијама користећи механизме активног транспорта. Дакле, баријера обавља регулаторне и заштитне функције.

У мозгу постоје структуре где је крвно-мождана баријера ослабљена. То су пре свега хипоталамус, као и бројне структуре на дну 3. и 4. коморе - најзадње поље (area postrema), субфорникални и субкомисурални органи и епифиза. Интегритет КМБ је нарушен код исхемијских и инфламаторних лезија мозга.

Крвно-мождана баријера се сматра потпуно формираном када својства ових ћелија задовољавају два услова. Прво, брзина ендоцитозе у течној фази (пиноцитозе) у њима мора бити изузетно ниска. Друго, између ћелија морају се формирати специфичне чврсте везе, које карактерише веома висок електрични отпор. Он достиже вредности од 1000-3000 Ома/цм2 ^за капиларе пиа матер и од 2000 до 8000 0 м/цм2 за интрапаренхималне церебралне капиларе. Поређења ради: просечна вредност трансендотелног електричног отпора капилара скелетних мишића је само 20 Ома/цм2.

Пропустљивост крвно-мождане баријере за већину супстанци у великој мери је одређена њиховим својствима, као и способношћу неурона да самостално синтетишу ове супстанце. Супстанце које могу да превазиђу ову баријеру укључују, пре свега, кисеоник и угљен-диоксид, као и различите металне јоне, глукозу, есенцијалне аминокиселине и масне киселине неопходне за нормално функционисање мозга. Глукоза и витамини се транспортују помоћу носача. Истовремено, Д- и Л-глукоза имају различите брзине продирања кроз баријеру - прва је више од 100 пута већа. Глукоза игра главну улогу како у енергетском метаболизму мозга, тако и у синтези низа аминокиселина и протеина.

Водећи фактор који одређује функционисање крвно-мождане баријере је ниво метаболизма нервних ћелија.

Снабдевање неурона неопходним супстанцама врши се не само помоћу крвних капилара који им прилазе, већ и захваљујући наставкама меких и арахноидних мембрана, кроз које циркулише цереброспинална течност. Цереброспинална течност се налази у лобањској дупљи, у коморама мозга и у просторима између мембрана мозга. Код људи, њена запремина је око 100-150 мл. Захваљујући цереброспиналној течности, одржава се осмотска равнотежа нервних ћелија и уклањају се метаболички производи токсични за нервно ткиво.

Путеви размене медијатора и улога крвно-мождане баријере у метаболизму (према: Shepherd, 1987) 

Пролазак супстанци кроз крвно-мождану баријеру зависи не само од пропустљивости васкуларног зида за њих (молекулска тежина, наелектрисање и липофилност супстанце), већ и од присуства или одсуства активног транспортног система.

Стереоспецифични инсулин-независни транспортер глукозе (GLUT-1), који обезбеђује пренос ове супстанце преко крвно-мождане баријере, обилан је у ендотелним ћелијама можданих капилара. Активност овог транспортера може да обезбеди испоруку глукозе у количини 2-3 пута већој од оне која је мозгу потребна у нормалним условима.

Карактеристике транспортних система крвно-мождане баријере (према: Pardridge, Oldendorf, 1977)

Преносиве везе	Преференцијална подлога	Км, мм	Vmax nmol/min*g
Хексозе	Глукоза	9	1600
Монокарбоксилне киселине	Лактат	1,9	120
Неутралне аминокиселине	Фенилаланин	0,12	30
Есенцијалне аминокиселине	Лизин	0,10	6
Амини	Холин	0,22	6
Пурини	Аденин	0,027	1
Нуклеозиди	Аденозин	0,018	0,7

Деца са оштећеним функционисањем овог транспортера доживљавају значајно смањење нивоа глукозе у цереброспиналној течности и поремећаје у развоју и функционисању мозга.

Монокарбоксилне киселине (L-лактат, ацетат, пируват) и кетонска тела се транспортују одвојеним стереоспецифичним системима. Иако је њихов интензитет транспорта нижи од интензитета глукозе, они су важан метаболички супстрат код новорођенчади и током гладовања.

Транспорт холина у централни нервни систем је такође посредован транспортером и може бити регулисан брзином синтезе ацетилхолина у нервном систему.

Витамини се не синтетишу у мозгу, већ се снабдевају из крви коришћењем посебних транспортних система. Упркос чињеници да ови системи имају релативно ниску транспортну активност, под нормалним условима могу да обезбеде транспорт количине витамина неопходних за мозак, али њихов недостатак у исхрани може довести до неуролошких поремећаја. Неки протеини плазме такође могу да продру кроз крвно-мождану баријеру. Један од начина њиховог продирања је рецепторски посредована трансцитоза. Тако инсулин, трансферин, вазопресин и инсулину слични фактор раста продиру кроз баријеру. Ендотелне ћелије можданих капилара имају специфичне рецепторе за ове протеине и способне су да ендоцитозирају комплекс протеин-рецептор. Важно је да се као резултат накнадних догађаја комплекс распада, нетакнути протеин може ослободити на супротној страни ћелије, а рецептор се поново може интегрисати у мембрану. За поликатионске протеине и лектине, трансцитоза је такође начин продирања кроз крвно-мождану баријеру, али није повезана са радом специфичних рецептора.

Многи неуротрансмитери присутни у крви нису у стању да продру кроз крвно-мозговну жилу (КМЖ). Дакле, допамин нема ову способност, док Л-ДОПА продире кроз КМЖ користећи систем транспорта неутралних аминокиселина. Поред тога, капиларне ћелије садрже ензиме који метаболишу неуротрансмитере (холинестеразу, ГАБА трансаминазу, аминопептидазе итд.), лекове и токсичне супстанце, што обезбеђује заштиту мозга не само од неуротрансмитера који циркулишу у крви, већ и од токсина.

У раду КМБ учествују и протеини носачи који транспортују супстанце из ендотелних ћелија можданих капилара у крв, спречавајући њихово продирање у мозак, на пример, б-гликопротеин.

Током онтогенезе, брзина транспорта различитих супстанци кроз КМБ значајно се мења. Тако је брзина транспорта б-хидроксибутирата, триптофана, аденина, холина и глукозе код новорођенчади знатно већа него код одраслих. Ово одражава релативно већу потребу мозга у развоју за енергијом и макромолекуларним супстратима.

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