Hambatan darah-otak

Hambatan darah-otak sangat penting untuk menyediakan homeostasis otak, namun banyak pertanyaan mengenai formasinya masih belum sepenuhnya dipahami. Tapi sekarang sudah jelas bahwa BBB adalah yang paling menonjol pada diferensiasi, kompleksitas dan densitas penghalang histohematologis. Unit struktural dan fungsional utamanya adalah sel endotel kapiler otak.

Metabolisme otak, seperti tidak ada organ lain, bergantung pada zat yang masuk dengan aliran darah. Banyak pembuluh darah yang menyediakan pekerjaan sistem saraf dibedakan oleh fakta bahwa proses penetrasi zat melalui dinding mereka selektif. Sel endotel kapiler otak dihubungkan oleh kontak terus menerus kontinu, jadi zat bisa lewat hanya melalui sel sendiri, tapi tidak di antara keduanya. Sel glial, komponen kedua penghalang darah-otak, menempel pada permukaan luar kapiler. Pada pleksus vaskular ventrikel otak, dasar anatomis penghalang adalah sel epitel, yang juga terhubung erat. Saat ini, penghalang darah-otak dianggap tidak anatomo-morfologis, namun sebagai entitas fungsional yang dapat selektif lulus, dan dalam beberapa kasus, mengantarkan berbagai molekul ke sel saraf melalui mekanisme transportasi aktif. Dengan demikian, penghalang melakukan fungsi pengatur dan proteksi

Di otak, ada struktur penghalang darah-otak yang melemah. Ini adalah pertama, hipotalamus, dan juga sejumlah formasi di bagian bawah ventrikel ke-3 dan ke 4 - bidang posterior (daerah postrema), organ subfungsional dan subkomisi, dan tubuh pineal. Integritas BBB terganggu oleh lesi iskemik dan inflamasi pada otak.

Hambatan darah-otak dianggap akhirnya terbentuk ketika sifat-sifat sel ini memenuhi dua kondisi. Pertama, laju endositosis fase cair (pinositosis) di dalamnya harus sangat rendah. Kedua, kontak padat yang spesifik harus terbentuk di antara sel-sel, yang mana resistansi listriknya sangat tinggi adalah karakteristiknya. Ini mencapai nilai 1000-3000 Ω / cm ² untuk kapiler dura mater lunak dan dari 2000 sampai 8000 0m / cm2 untuk kapiler serebral intraparenchymal. Sebagai perbandingan: nilai rata-rata resistansi listrik transendotel pada kapiler otot rangka hanya 20 ohm / cm2.

Permeabilitas penghalang darah-otak untuk sebagian besar zat sangat ditentukan oleh sifat-sifatnya, dan juga oleh kemampuan neuron untuk mensintesis zat ini sendiri. Zat yang bisa mengatasi penghalang ini meliputi, pertama-tama, oksigen dan karbon dioksida, serta berbagai ion logam, glukosa, asam amino esensial dan asam lemak yang diperlukan untuk fungsi normal otak. Pengangkutan glukosa dan vitamin dilakukan dengan menggunakan vektor. Pada saat bersamaan, D- dan L-glukosa memiliki tingkat penetrasi yang berbeda melalui penghalang - pada awalnya lebih dari 100 kali lebih tinggi. Glukosa memainkan peran penting dalam kedua metabolisme energi otak dan dalam sintesis sejumlah asam amino dan protein.

Faktor utama yang menentukan fungsi penghalang darah-otak adalah tingkat metabolisme sel saraf.

Neuron dilengkapi zat-zat yang diperlukan tidak hanya dengan bantuan kapiler darah yang sesuai, tetapi juga dengan proses peluru lembut dan arakhnoid, dimana cairan serebrospinal beredar. Cairan serebrospinal terletak di rongga tengkorak, di ventrikel otak dan di ruang antara selaput otak. Pada manusia, volumenya sekitar 100-150 ml. Karena cairan serebrospinal, keseimbangan osmotik sel saraf dipelihara dan produk metabolik beracun bagi jaringan saraf dikeluarkan.

Cara pertukaran mediator dan peran penghalang darah-otak dalam metabolisme (on: Shepherd, 1987) 

Bagian zat melalui sawar darah-otak tidak hanya bergantung pada permeabilitas pada dinding vaskular (berat molekul, muatan dan lipofilisitas zat), tetapi juga pada adanya atau tidak adanya sistem transportasi aktif.

Transporter glukosa insulin-independen stereospesifik (GLUT-1), yang menyediakan transfer zat ini melalui sawar darah otak, kaya akan sel endotel kapiler otak. Aktivitas transporter ini bisa memastikan pengiriman glukosa dalam jumlah 2-3 kali yang dibutuhkan oleh otak dalam kondisi normal.

Karakteristik sistem transportasi penghalang darah-otak (setelah: Pardridge, Oldendorf, 1977)

Diangkut koneksi	Substrat primer	Km, mM	Vmax nmol / menit * g
Heksosa	Glukosa	9th	1600
Asam monokarboksilat	Laktat	1.9	120
Asam amino netral	Fenilalanin	0,12	30
Asam amino dasar	Lysin	0,10	6
Amine	Choline	0,22	6
Purin	Adenin	0,027	1
Nukleosida	Adenosin	0,018	0,7

Pada anak-anak dengan gangguan fungsi transporter ini, terjadi penurunan kadar glukosa dalam cairan cerebrospinal yang signifikan dan gangguan pada perkembangan dan fungsi otak.

Asam monokarboksilat (L-laktat, asetat, piruvat), dan juga badan keton diangkut oleh sistem stereospesifik yang terpisah. Meskipun intensitas transportasi mereka lebih rendah daripada transportasi glukosa, namun substrat metabolik penting pada bayi baru lahir dan dalam puasa.

Pengangkutan kolin ke sistem saraf pusat juga dimediasi oleh carrier dan dapat diatur dengan laju sintesis asetilkolin dalam sistem saraf.

Vitamin tidak disintesis oleh otak dan disuplai dari darah dengan menggunakan sistem transportasi khusus. Terlepas dari kenyataan bahwa sistem ini memiliki aktivitas transportasi yang relatif rendah, dalam kondisi normal, mereka dapat menyediakan transportasi jumlah vitamin yang diperlukan untuk otak, namun kekurangan makanan dapat menyebabkan gangguan neurologis. Beberapa protein plasma juga bisa menembus sawar darah otak. Salah satu cara penetrasi mereka adalah transcytosis, dimediasi oleh reseptor. Beginilah cara insulin, transferrin, vasopressin dan insulin-like growth factor menembus penghalang. Sel endotel kapiler otak memiliki reseptor spesifik untuk protein ini dan mampu melakukan endositosis kompleks protein-reseptor. Penting bahwa sebagai akibat dari kejadian selanjutnya, kompleks akan hancur, protein utuh dapat dilepaskan di sisi berlawanan sel, dan reseptor tersebut disisipkan kembali ke dalam membran. Untuk protein polycationic dan lectin, metode penetrasi melalui BBB juga transcytosis, namun tidak terkait dengan pengoperasian reseptor tertentu.

Banyak neurotransmitter hadir dalam darah tidak mampu menembus BBB. Dengan demikian, dopamin tidak memiliki kemampuan ini sementara L-Dopa menembus melalui BBB melalui asam amino sistem transportasi netral. Selain itu, sel-sel kapiler mengandung enzim metabolisme neurotransmitter (cholinesterase, GABA-transaminase aminopeptidase et al.), Obat-obatan dan zat beracun, yang tidak hanya menyediakan perlindungan otak dari darah neurotransmitter yang beredar, tetapi juga pada racun.

GEB juga berpartisipasi dalam protein pembawa yang mengangkut zat dari sel endotel kapiler otak ke darah, mencegah penetrasi ke otak, misalnya, b-glikoprotein.

Dalam perjalanan ontogeni, kecepatan transportasi berbagai zat melalui BBB berubah secara signifikan. Dengan demikian, kecepatan pengangkutan b-hidroksibutirat, triptofan, adenin, kolin, dan glukosa pada bayi baru lahir secara signifikan lebih tinggi daripada pada orang dewasa. Ini mencerminkan kebutuhan yang relatif lebih tinggi dari otak yang sedang berkembang dalam substrat energi dan makromolekul.

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