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Blut-Hirn-Schranke

 
, Medizinischer Redakteur
Zuletzt überprüft: 11.04.2020
 
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Die Blut-Hirn-Schranke ist extrem wichtig für die Bereitstellung von Homöostase im Gehirn, aber viele Fragen bezüglich ihrer Bildung sind noch nicht vollständig verstanden. Aber schon jetzt ist es absolut klar, dass die BHS am ausgeprägtesten auf der Differenzierung, Komplexität und Dichte der histohämatologischen Barriere ist. Seine wichtigste strukturelle und funktionelle Einheit bilden die Endothelzellen der Kapillaren des Gehirns.

Der Metabolismus des Gehirns hängt wie kein anderes Organ von den Substanzen ab, die mit dem Blutstrom kommen. Zahlreiche Blutgefäße, die das Nervensystem versorgen, zeichnen sich dadurch aus, dass der Prozess des Eindringens von Substanzen durch ihre Wände selektiv ist. Endothelzellen der Kapillaren des Gehirns sind durch kontinuierliche kontinuierliche Kontakte verbunden, so dass Substanzen nur durch die Zellen selbst passieren können, aber nicht zwischen ihnen. Gliazellen, die zweite Komponente der Blut-Hirn-Schranke, haften an der äußeren Oberfläche der Kapillaren. In den Gefäßgeflechten der Hirnventrikel sind die anatomischen Grundlagen der Barriere die ebenfalls eng miteinander verbundenen Epithelzellen. Gegenwärtig wird die Blut-Hirn-Schranke nicht als anatomorphorphologisch betrachtet, sondern als eine funktionelle Einheit, die selektiv bestimmte Moleküle an die Nervenzellen über aktive Transportmechanismen abgeben und in einigen Fällen an diese abgeben kann. Somit erfüllt die Barriere regulierende und schützende Funktionen

Im Gehirn gibt es Strukturen, in denen die Blut-Hirn-Schranke geschwächt ist. Dies vor allem der Hypothalamus, sowie eine Reihe von Formationen an der Unterseite des 3. Und 4. Ventrikel - das hintere Feld (Bereich Postremabereich), subfornical subkomissuralny und Einrichtungen sowie die Zirbeldrüse. Die Integrität der BHS wird durch ischämische und entzündliche Läsionen des Gehirns gestört.

Die Blut-Hirn-Schranke gilt als endgültig gebildet, wenn die Eigenschaften dieser Zellen zwei Bedingungen erfüllen. Erstens sollte die Geschwindigkeit der Flüssigphasen-Endozytose (Pinozytose) in ihnen extrem niedrig sein. Zweitens müssen sich zwischen den Zellen spezifische dichte Kontakte bilden, für die ein sehr hoher elektrischer Widerstand charakteristisch ist. Er erreicht Werte von 1000-3000 Ohm / cm 2 für Kapillare pialen und von 2000 bis 8000 0m / cm2 für intraparenchymalen Gehirn Kapillaren. Zum Vergleich: Der durchschnittliche Wert des transendothelialen elektrischen Widerstandes von Kapillaren der Skelettmuskulatur beträgt nur 20 Ohm / cm2.

Die Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke für die meisten Substanzen wird weitgehend durch ihre Eigenschaften sowie durch die Fähigkeit von Neuronen bestimmt, diese Substanzen selbst zu synthetisieren. Zu den Substanzen, die diese Barriere überwinden können, gehören vor allem Sauerstoff und Kohlendioxid sowie verschiedene Metallionen, Glukose, essentielle Aminosäuren und Fettsäuren, die für das normale Funktionieren des Gehirns notwendig sind. Der Transport von Glukose und Vitaminen erfolgt mit Vektoren. Gleichzeitig haben D- und L-Glucose unterschiedliche Penetrationsraten durch die Barriere - in der ersten ist sie mehr als 100 mal höher. Glukose spielt eine Hauptrolle sowohl im Energiestoffwechsel des Gehirns als auch in der Synthese einer Anzahl von Aminosäuren und Proteinen.

Der führende Faktor, der die Funktion der Blut-Hirn-Schranke bestimmt, ist der Metabolismus der Nervenzellen.

Die Versorgung der Neuronen mit den notwendigen Substanzen verwirklicht sich nicht nur mit Hilfe der entsprechenden Blutkapillaren, sondern auch aufgrund der Prozesse der weichen und arachnoidnyj Schalen, über die die Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit zirkuliert. Zerebrospinalflüssigkeit befindet sich in der Schädelhöhle, in den Hirnventrikeln und in den Räumen zwischen den Hirnhäuten. Beim Menschen beträgt sein Volumen etwa 100-150 ml. Durch die Zerebrospinalflüssigkeit wird das osmotische Gleichgewicht der Nervenzellen aufrechterhalten und Stoffwechselprodukte, die für das Nervengewebe toxisch sind, entfernt.

Die Wege des Mediatoraustausches und die Rolle der Blut-Hirn-Schranke im Stoffwechsel (zu: Shepherd, 1987)

Die Wege des Mediatoraustausches und die Rolle der Blut-Hirn-Schranke im Stoffwechsel (zu: Shepherd, 1987) 

Die Passage von Substanzen durch die Blut-Hirn-Schranke hängt nicht nur von der Durchlässigkeit der Gefäßwand für sie ab (Molekulargewicht, Ladung und Lipophilie der Substanz), sondern auch vom Vorhandensein oder Fehlen eines aktiven Transportsystems.

Der stereospezifische Insulin-unabhängige Glucose-Transporter (GLUT-1), der den Transfer dieser Substanz durch die Blut-Hirn-Schranke ermöglicht, ist reich an Endothelzellen der Kapillaren des Gehirns. Die Aktivität dieses Transporters kann die Abgabe von Glukose in einer 2-3-fachen Menge sicherstellen, die vom Gehirn unter normalen Bedingungen benötigt wird.

Eigenschaften der Transportsysteme der Blut-Hirn-Schranke (nach: Pardridge, Oldendorf, 1977)

Transportable
Verbindungen

Primärsubstrat

Km, mM

Vmax
nmol / min * g

Hexosen

Glucose

9.

1600


mono-carbonsäure

Lactat

1.9

120

Neutrale
Aminosäuren

Phenylalanin

0.12

30

Basische
Aminosäuren

Lysin

0.10

6.

Amin

Cholin

0.22

6.

Purine

Adenin

0,027

1

Nucleoside

Adenosin

0,018

0.7

Bei Kindern mit einer Störung der Funktion dieses Transporters kommt es zu einer signifikanten Abnahme des Glukosespiegels in der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit und einer Störung der Entwicklung und Funktion des Gehirns.

Monocarbonsäuren (L-Lactat, Acetat, Pyruvat) sowie Ketonkörper werden durch separate stereospezifische Systeme transportiert. Obwohl die Intensität ihres Transports geringer ist als der Transport von Glukose, sind sie ein wichtiges metabolisches Substrat bei Neugeborenen und im Fasten.

Der Transport von Cholin zum zentralen Nervensystem wird ebenfalls durch den Träger vermittelt und kann durch die Geschwindigkeit der Synthese von Acetylcholin im Nervensystem reguliert werden.

Vitamine werden nicht vom Gehirn synthetisiert und über spezielle Transportsysteme aus dem Blut zugeführt. Trotz der Tatsache, dass diese Systeme eine relativ geringe Transportaktivität haben, können sie unter normalen Bedingungen den Transport der für das Gehirn erforderlichen Menge an Vitaminen ermöglichen, aber ihr Mangel an Nahrung kann zu neurologischen Störungen führen. Einige Plasmaproteine können auch die Blut-Hirn-Schranke durchdringen. Eine der Arten ihrer Penetration ist die Transzytose, die durch Rezeptoren vermittelt wird. So dringen Insulin, Transferrin, Vasopressin und insulinähnlicher Wachstumsfaktor in die Barriere ein. Endothelzellen der Kapillaren des Gehirns haben spezifische Rezeptoren für diese Proteine und sind in der Lage, eine Endozytose des Protein-Rezeptor-Komplexes durchzuführen. Es ist wichtig, dass der Komplex infolge nachfolgender Ereignisse zerfällt, intaktes Protein auf der gegenüberliegenden Seite der Zelle freigesetzt werden kann und der Rezeptor erneut in die Membran eingebettet wird. Bei polykationischen Proteinen und Lectinen ist die Penetrationsmethode durch die BHS ebenfalls eine Transzytose, die jedoch nicht mit dem Betrieb spezifischer Rezeptoren in Verbindung steht.

Viele im Blut vorhandene Neurotransmitter können die BBB nicht durchdringen. Daher hat Dopamin diese Fähigkeit nicht, während L-Dopa durch die BHS unter Verwendung eines neutralen Aminosäurentransportsystems eindringt. Zusätzlich enthält Kapillarzellen Enzyme Neurotransmitter (Cholinesterase, GABA-Transaminase-Aminopeptidase et al.), Drogen und toxische Substanzen, der bestimmt nicht nur Schutz des Gehirns aus dem Blut metabolisierenden Neurotransmitter, sondern auch von Toxinen zirkuliert.

GEB beteiligt sich auch an Trägerproteinen, die Substanzen aus den Endothelzellen der Hirnkapillaren in das Blut transportieren und so deren Eindringen in das Gehirn, beispielsweise das b-Glykoprotein, verhindern.

Im Zuge der Ontogenese verändert sich die Transportgeschwindigkeit verschiedener Substanzen durch die BHS signifikant. Daher ist die Transportgeschwindigkeit von b-Hydroxybutyrat, Tryptophan, Adenin, Cholin und Glucose bei Neugeborenen signifikant höher als bei Erwachsenen. Dies spiegelt den relativ höheren Bedarf des sich entwickelnden Gehirns an Energie und makromolekularen Substraten wider.

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