Barreira hematoencefálica

A barreira hematoencefálica é extremamente importante para proporcionar homeostase cerebral, mas muitas questões relativas à sua formação ainda não são completamente compreendidas. Mas agora já é absolutamente claro que o BBB é o mais pronunciado sobre a diferenciação, complexidade e densidade da barreira histohematológica. Sua principal unidade estrutural e funcional são as células endoteliais dos capilares do cérebro.

O metabolismo do cérebro, como nenhum outro órgão, depende das substâncias que entram na corrente sanguínea. Numerosos vasos sanguíneos que fornecem o trabalho do sistema nervoso se distinguem pelo fato de que o processo de penetração de substâncias através de suas paredes é seletivo. As células endoteliais dos capilares do cérebro são conectadas por contatos contínuos contínuos, de modo que as substâncias podem passar apenas pelas próprias células, mas não entre elas. As células gliais, o segundo componente da barreira hematoencefálica, aderem à superfície externa dos capilares. Nos plexos vasculares dos ventrículos do cérebro, a base anatômica da barreira é as células epiteliais, também fortemente conectadas. Atualmente, a barreira hematoencefálica é considerada não como anatomo-morfológica, mas como uma entidade funcional que pode passar seletivamente e, em alguns casos, entregar várias moléculas às células nervosas através de mecanismos de transporte ativos. Assim, a barreira desempenha funções reguladoras e protetoras

No cérebro, existem estruturas nas quais a barreira hematoencefálica está enfraquecida. Este é, em primeiro lugar, o hipotálamo, bem como uma série de formações na parte inferior do 3º e 4º ventrículos - o campo posterior (área postrema), órgãos sub-funcionais e subcomissão e o corpo pineal. A integridade do BBB é perturbada por lesões isquêmicas e inflamatórias do cérebro.

A barreira hematoencefálica é considerada formada finalmente quando as propriedades dessas células satisfazem duas condições. Em primeiro lugar, a taxa de endocitose em fase líquida (pinocitose) deve ser extremamente baixa. Em segundo lugar, os contatos densos específicos devem formar entre as células, para as quais uma característica muito alta de resistência elétrica é característica. Ele alcança valores de 1000-3000 Ω / cm ² para capilares da dureza macia e de 2000 a 8000 0m / cm2 para capilares cerebrais intraparenquimatosos. Para comparação: o valor médio da resistência elétrica transendotelial dos capilares do músculo esquelético é de apenas 20 ohm / cm2.

A permeabilidade da barreira hematoencefálica para a maioria das substâncias é amplamente determinada pelas suas propriedades, bem como pela capacidade dos neurônios para sintetizar essas substâncias por conta própria. As substâncias que podem superar esta barreira incluem, em primeiro lugar, oxigênio e dióxido de carbono, bem como vários íons metálicos, glicose, aminoácidos essenciais e ácidos graxos necessários para o funcionamento normal do cérebro. O transporte de glicose e vitaminas é realizado com vectores. Ao mesmo tempo, D- e L-glucose têm diferentes taxas de penetração através da barreira - no primeiro é mais do que 100 vezes maior. A glicose desempenha um papel importante no metabolismo energético do cérebro e na síntese de uma série de aminoácidos e proteínas.

O principal fator que determina o funcionamento da barreira hematoencefálica é o nível de metabolismo das células nervosas.

Os neurônios são fornecidos com substâncias necessárias não só com a ajuda de capilares sanguíneos adequados, mas também com os processos das conchas macias e aracnóides, sobre as quais circula o líquido cefalorraquidiano. O líquido cefalorraquidiano está localizado na cavidade do crânio, nos ventrículos do cérebro e nos espaços entre as membranas do cérebro. Nos seres humanos, o seu volume é de cerca de 100-150 ml. Devido ao líquido cefalorraquidiano, o equilíbrio osmótico das células nervosas é mantido e os produtos metabólicos tóxicos para o tecido nervoso são removidos.

As formas de troca de mediadores eo papel da barreira hematoencefálica no metabolismo (em: Shepherd, 1987) 

A passagem de substâncias através da barreira hematoencefálica depende não apenas da permeabilidade da parede vascular (peso molecular, carga e lipofilicidade da substância), mas também na presença ou ausência de um sistema de transporte ativo.

O transportador de glicose independente de insulina estereoespecífico (GLUT-1), que fornece a transferência desta substância através da barreira hematoencefálica, é rico em células endoteliais dos capilares do cérebro. A atividade deste transportador pode garantir a entrega de glicose em uma quantidade de 2-3 vezes exigida pelo cérebro em condições normais.

Características dos sistemas de transporte da barreira hematoencefálica (após: Pardridge, Oldendorf, 1977)

Conexões transportáveis	Substrato primário	Km, mM	Vmax nmol / min * g
Hexoses	Glicose	9º	1600
Ácidos monocarboxílicos	Lactato	1,9	120
Aminoácidos neutros	Fenilalanina	0,12	30
Ácidos aminoácidos básicos	Lysin	0,10	6º
Amina	Colina	0,22	6º
Purinas	Adenina	0,027	1
Nucleósidos	Adenosina	0,018	0,7

Em crianças com a interrupção do funcionamento deste transportador, há uma diminuição significativa no nível de glicose no líquido cefalorraquidiano e uma interrupção no desenvolvimento e funcionamento do cérebro.

Os ácidos monocarboxílicos (L-lactato, acetato, piruvato), bem como os corpos de cetona são transportados por sistemas estereoespecíficos separados. Embora a intensidade do seu transporte seja menor do que o transporte de glicose, eles são um importante substrato metabólico em recém-nascidos e em jejum.

O transporte de colina para o sistema nervoso central também é mediado pelo transportador e pode ser regulado pela taxa de síntese de acetilcolina no sistema nervoso.

As vitaminas não são sintetizadas pelo cérebro e são fornecidas pelo sangue por meio de sistemas de transporte especiais. Apesar de esses sistemas terem atividade de transporte relativamente baixa, em condições normais, eles podem fornecer o transporte da quantidade de vitaminas necessárias para o cérebro, mas sua deficiência em alimentos pode levar a distúrbios neurológicos. Algumas proteínas plasmáticas também podem penetrar na barreira hematoencefálica. Uma das formas de sua penetração é a transcitose, mediada por receptores. É assim que a insulina, a transferrina, a vasopressina e o fator de crescimento semelhante à insulina penetram na barreira. As células endoteliais dos capilares do cérebro possuem receptores específicos para essas proteínas e são capazes de realizar endocitose do complexo proteína-receptor. É importante que, como resultado de eventos subsequentes, o complexo se desintegra, a proteína intacta pode ser liberada no lado oposto da célula, e o receptor é re-incorporado na membrana. Para as proteínas e lectinas policaticidas, o método de penetração através da BBB também é transcitose, mas não está associado à operação de receptores específicos.

Muitos neurotransmissores presentes no sangue não conseguem penetrar no BBB. Assim, a dopamina não possui essa habilidade, enquanto a L-Dopa penetra através da BBB usando um sistema neutro de transporte de aminoácidos. Além disso, as células capilares contêm enzimas que metabolizam neurotransmissores (colinesterase, GABA transaminase, aminopeptidase, etc.), substâncias medicinais e tóxicas, que fornecem proteção cerebral não só de neurotransmissores circulantes, mas também de toxinas.

A GEB também participa de proteínas transportadoras que transportam substâncias das células endoteliais dos capilares do cérebro para o sangue, impedindo sua penetração no cérebro, por exemplo, a b-glicoproteína.

No decurso da ontogenia, a velocidade de transporte de várias substâncias através da BBB muda significativamente. Assim, a velocidade de transporte de b-hidroxibutirato, triptofano, adenina, colina e glicose em recém-nascidos é significativamente maior do que em adultos. Isso reflete a necessidade relativamente maior do cérebro em desenvolvimento em substratos de energia e macromoleculares.

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