Krvno-moždana barijera

Krvno-moždana barijera izuzetno je važna za osiguravanje homeostaze mozga, ali mnoga pitanja u vezi s njezinim formiranjem još nisu u potpunosti razjašnjena. No, već je jasno da je KMB najdiferenciranija, najsloženija i najgušća histohematska barijera. Njezina glavna strukturna i funkcionalna jedinica su endotelne stanice moždanih kapilara.

Metabolizam mozga, kao nijedan drugi organ, ovisi o tvarima koje ulaze krvotokom. Brojne krvne žile koje osiguravaju funkcioniranje živčanog sustava odlikuju se činjenicom da je proces prodiranja tvari kroz njihove stijenke selektivan. Endotelne stanice kapilara mozga međusobno su povezane kontinuiranim čvrstim kontaktima, tako da tvari mogu prolaziti samo kroz same stanice, ali ne i između njih. Glija stanice, druga komponenta krvno-moždane barijere, nalaze se uz vanjsku površinu kapilara. U vaskularnim pleksusima ventrikula mozga, anatomsku osnovu barijere čine epitelne stanice, također čvrsto povezane jedna s drugom. Trenutno se krvno-moždana barijera ne smatra anatomskom i morfološkom, već funkcionalnom formacijom sposobnom za selektivno propuštanje, a u nekim slučajevima i isporuku različitih molekula živčanim stanicama pomoću mehanizama aktivnog transporta. Dakle, barijera obavlja regulatorne i zaštitne funkcije.

U mozgu postoje strukture gdje je krvno-moždana barijera oslabljena. To su prvenstveno hipotalamus, kao i niz struktura na dnu 3. i 4. ventrikula - najstražnje polje (area postrema), subfornikalni i subkomisuralni organi te epifiza. Integritet KMB-a je narušen kod ishemijskih i upalnih moždanih lezija.

Smatra se da je krvno-moždana barijera u potpunosti formirana kada svojstva tih stanica zadovoljavaju dva uvjeta. Prvo, brzina endocitoze u tekućoj fazi (pinocitoze) u njima mora biti izuzetno niska. Drugo, između stanica moraju se formirati specifični čvrsti spojevi, koji se odlikuju vrlo visokim električnim otporom. On doseže vrijednosti od 1000-3000 Ohm/cm2 ^za kapilare pia mater i od 2000 do 8000 0 m/cm2 za intraparenhimske moždane kapilare. Za usporedbu: prosječna vrijednost transendotelnog električnog otpora kapilara skeletnih mišića iznosi samo 20 Ohm/cm2.

Propusnost krvno-moždane barijere za većinu tvari uvelike je određena njihovim svojstvima, kao i sposobnošću neurona da samostalno sintetiziraju te tvari. Tvari koje mogu prevladati ovu barijeru uključuju, prije svega, kisik i ugljikov dioksid, kao i razne metalne ione, glukozu, esencijalne aminokiseline i masne kiseline potrebne za normalno funkcioniranje mozga. Glukoza i vitamini transportiraju se pomoću nosača. Istodobno, D- i L-glukoza imaju različite brzine prodiranja kroz barijeru - prva je više od 100 puta veća. Glukoza igra glavnu ulogu i u energetskom metabolizmu mozga i u sintezi niza aminokiselina i proteina.

Vodeći faktor koji određuje funkcioniranje krvno-moždane barijere je razina metabolizma živčanih stanica.

Opskrba neurona potrebnim tvarima provodi se ne samo putem krvnih kapilara koje im prilaze, već i zahvaljujući nastavcima mekih i arahnoidnih membrana, kroz koje cirkulira cerebrospinalna tekućina. Likvor se nalazi u lubanjskoj šupljini, u moždanim ventrikulama i u prostorima između moždanih membrana. Kod ljudi je njegov volumen oko 100-150 ml. Zahvaljujući likvoru održava se osmotska ravnoteža živčanih stanica i uklanjaju se metabolički produkti toksični za živčano tkivo.

Putovi izmjene medijatora i uloga krvno-moždane barijere u metabolizmu (prema: Shepherd, 1987) 

Prolaz tvari kroz krvno-moždanu barijeru ovisi ne samo o propusnosti vaskularne stijenke za njih (molekularna težina, naboj i lipofilnost tvari), već i o prisutnosti ili odsutnosti aktivnog transportnog sustava.

Stereospecifični inzulin-neovisni transporter glukoze (GLUT-1), koji osigurava prijenos ove tvari preko krvno-moždane barijere, obilno je prisutan u endotelnim stanicama moždanih kapilara. Aktivnost ovog transportera može osigurati isporuku glukoze u količini 2-3 puta većoj od one koja je mozgu potrebna u normalnim uvjetima.

Karakteristike transportnih sustava krvno-moždane barijere (prema: Pardridge, Oldendorf, 1977)

Prijenosne veze	Preferencijalni supstrat	Km, mm	Vmax nmol/min*g
Heksoze	Glukoza	9	1600
Monokarboksilne kiseline	Laktat	1,9	120
Neutralne aminokiseline	Fenilalanin	0,12	30
Esencijalne aminokiseline	Lizin	0,10	6
Amini	Kolin	0,22	6
Purini	Adenin	0,027	1
Nukleozidi	Adenozin	0,018	0,7

Djeca s oštećenom funkcijom ovog transportera doživljavaju značajno smanjenje razine glukoze u cerebrospinalnoj tekućini i poremećaje u razvoju i funkcioniranju mozga.

Monokarboksilne kiseline (L-laktat, acetat, piruvat) i ketonska tijela transportiraju se odvojenim stereospecifičnim sustavima. Iako je njihov intenzitet transporta niži od intenziteta transporta glukoze, važan su metabolički supstrat u novorođenčadi i tijekom gladovanja.

Transport kolina u središnji živčani sustav također je posredovan transporterom i može se regulirati brzinom sinteze acetilkolina u živčanom sustavu.

Vitamini se ne sintetiziraju u mozgu, već se opskrbljuju iz krvi pomoću posebnih transportnih sustava. Unatoč činjenici da ti sustavi imaju relativno nisku transportnu aktivnost, u normalnim uvjetima mogu osigurati transport količine vitamina potrebnih mozgu, ali njihov nedostatak u hrani može dovesti do neuroloških poremećaja. Neki proteini plazme također mogu prodrijeti kroz krvno-moždanu barijeru. Jedan od načina njihovog prodiranja je receptorski posredovana transcitoza. Na taj način inzulin, transferin, vazopresin i faktor rasta sličan inzulinu prodiru kroz barijeru. Endotelne stanice moždanih kapilara imaju specifične receptore za te proteine i sposobne su endocitirati kompleks protein-receptor. Važno je da se kao rezultat naknadnih događaja kompleks raspada, netaknuti protein može se osloboditi na suprotnoj strani stanice, a receptor se ponovno može integrirati u membranu. Za polikationske proteine i lektine, transcitoza je također način prodiranja kroz krvno-moždanu barijeru, ali nije povezana s radom specifičnih receptora.

Mnogi neurotransmiteri prisutni u krvi ne mogu prodrijeti kroz krvno-možgansku barijeru (KMB). Dakle, dopamin nema tu sposobnost, dok L-DOPA prodire kroz KMB koristeći neutralni sustav transporta aminokiselina. Osim toga, kapilarne stanice sadrže enzime koji metaboliziraju neurotransmitere (kolinesteraze, GABA transaminaze, aminopeptidaze itd.), lijekove i otrovne tvari, što osigurava zaštitu mozga ne samo od neurotransmitera koji cirkuliraju u krvi, već i od toksina.

U radu KMB-a sudjeluju i proteini nosači koji prenose tvari iz endotelnih stanica moždanih kapilara u krv, sprječavajući njihovo prodiranje u mozak, na primjer, b-glikoprotein.

Tijekom ontogeneze, brzina transporta različitih tvari kroz KMB značajno se mijenja. Tako je brzina transporta b-hidroksibutirata, triptofana, adenina, kolina i glukoze kod novorođenčadi znatno veća nego kod odraslih. To odražava relativno veću potrebu mozga u razvoju za energijom i makromolekularnim supstratima.

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