Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός

Ιωάννης Μαυρουδής, "Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός," Γνωσιακή Βάση Νευρολογίας, Μάιος 23, 2015, https://myneurology.eu/archives/807.

Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός αποτελεί ηθμό υψηλής εκλεκτικότητας που διαχωρίζει το αίμα από το εξωκυττάριο υγρό του εγκεφάλου. Σχηματίζεται από τα ενδοθηλιακά κύτταρα των αγγείων, που συνδέονται μεταξύ τους με δεσμοσωμάτια και επιτρέπει την διέλευση του ύδατος, κάποιων αερίων και λιποδιαλυτών μορίων με παθητική διάχυση, καθώς και γλυκόζη και αμινοξέα με ενεργητική μεταφορά. Από την άλλη αποτρέπει την είσοδο λιπόφιλων ενώσεων που μεταφέρονται με ενεργητική μεταφορά μέσω της Ρ-γλυκοπρωτεΐνης.
Τα δεσμοσωμάτια σχηματίζονται από βιοχημικά διμερή, τα οποία είναι ουσιαστικά διαμεμβρανικές πρωτεΐνες, όπως οι οκλουδίνες, η κλοδίνες και τα μόρια επικόλλησης. Κάθε μία από τις παραπάνω πρωτεΐνες συνδέεται με τα ενδοθηλιακά κύτταρα με ένα σύμπλεγμα πρωτεϊνών που περιλαμβάνουν την zo-1 και τις σχετιζόμενες πρωτεΐνες. Οι zo-1 πρωτεΐνες έχουν μοριακό βάρος 220kDa και αποτελούν μέρος των MAGUK πρωτεϊνών, ενώ χρησιμεύουν στην ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ των κυττάρων. Οι zo-1 πρωτεΐνες συνδέονται με τις zo-2 και zo-3 πρωτεΐνες. Στο σημείο της άμεσης επαφής των ενδοθηλιακών κυττάρων αναπτύσσονται οι καδχερίνες (E, P και Ν), οι οποίες είναι διαμεμβρανικές πρωτεΐνες αλληλοεπιδρώσες, διά της παρουσίας ασβεστίου. Εν μέσω αυτών η VE-καδχερίνη ή καδχερίνη –5 φαίνεται ότι διαδραματίζει σημαντικό ρόλο, ως μόριο διακυτταρικής συνδέσεως.
Οι καδχερίνες συνδέονται εκ παραλλήλου μετά των κατενινών (α, β και γ), διά των οποίων συνδέονται μετ’ εκείνων των στοιχείων του κυτταροσκελετικού συστήματος, τα οποία συνίστανται εξ ακτίνης.
Σημαντικό ρόλο στον σχηματισμό του αιματοεγκεφαλικού φραγμού παίζουν οι αστροκυτταρικοί ποδίσκοι που περιβάλλουν τα ενδοθηλιακά κύτταρα, όπως και η βασική μεμβράνη των αγγείων.
Τα αστροκύτταρα διαδραματίζουν ουσιώδη ρόλο στην υποβοηθουμένη ή ενεργητική μεταφορά. Οι προσλαμβανόμενες ουσίες διέρχονται από την βασική μεμβράνη του τριχοειδούς, το πάχος της οποίας ανέρχεται στα 30nm και συνίσταται από πρωτεΐνες μεταξύ των οποίων εξαιρετικά σημαντικές είναι η λαμινίνη και η ινονεκτίνη και φέρονται στους αστροκυτταρικούς ποδίσκους, οι οποίοι άπτονται του τοιχώματος των τριχοειδών, διατεταγμένοι σε πυκνές σειρές με απόσταση 10-11 nm. Τα αστροκύτταρα επιπλέον παίζουν ουσιώδη ρόλο στην ανάπτυξη και ωρίμανση των κλειστών συνάψεων μεταξύ των ενδοθηλιακών κυττάρων του εγκεφάλου, δεδομένου ότι η παρουσία τους αυξάνει τα επίπεδα του κυκλικού AMP.
Συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου, όπως είναι το υποψαλίδιο όργανο, η επίφυση και το αγγειώδες όργανο του τελικού πετάλου, στερούνται αιματοεγκεφαλικού φραγμού.
Στο επίπεδο των αρτηριών του υπαραχνοειδούς χώρου τα ενδοθηλιακά κύτταρα περιβάλλονται και από λείες μυϊκές ίνες, οι οποίες αντικαθίστανται από τα περικύτταρα στο επίπεδο των αρτηριδίων.

"10.1371 journal.pbio.0050169.g001-O" by Dan Ferber - http://biology.plosjournals.org/perlserv/?request=slideshow&type=figure&doi=10.1371/journal.pbio.0050169&id=79321. Licensed under CC BY 2.5 via Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:10.1371_journal.pbio.0050169.g001-O.jpg#/media/File:10.1371_journal.pbio.0050169.g001-O.jpg

“10.1371 journal.pbio.0050169.g001-O” by Dan Ferber – http://biology.plosjournals.org/perlserv/?request=slideshow&type=figure&doi=10.1371/journal.pbio.0050169&id=79321. Licensed under CC BY 2.5 via Wikimedia Commons

Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην προστασία του εγκεφάλου από την επίδραση δυνητικά τοξικών για τα νευρικά κύτταρα ουσιών και μικροβίων, ενώ αποκλείει φυσιολογικά και την είσοδο λεμφοκυττάρων.
Η ρήξη του αιματοεγκεφαλικού φραγμού σχετίζεται με συγκεκριμένες παθολογικές καταστάσεις, όπως είναι η πολλαπλή σκλήρυνση, ενώ παρατηρείται στα πλαίσια αγγειακών επεισοδίων, λοιμώξεων και τραυματικών κακώσεων.

Βιβλιογραφία-περαιτέρω μελέτη:
Arthur M. Butt, Hazel C. Jones, and N. Joan Abbott (1990). “Electrical resistance across the blood–brain barrier in anaesthetized rats: a developmental study”. Journal of Physiology 429: 47–62. doi:10.1113/jphysiol.1990.sp018243. PMID 9228664.
Helga E. de Vries, Johan Kuiper, Albertus G. de Boer, Theo J. C. Van Berkel and Douwe D. Breimer (1997). “The Blood-Brain Barrier in Neuroinflammatory Diseases”. Pharmacological Reviews 49 (2): 143–156. doi:10.1113/jphysiol.1990.sp018243. PMID 2277354.
“About”. Blood Brain Barrier. Johns Hopkins University. Retrieved 7 May 2013.
Stamatovic, SM (2008). “Brain Endothelial Cell-Cell Junctions: How to “Open” the Blood Brain Barrier”. Current Neuropharmacology 6 (3): 179–192. doi:10.2174/157015908785777210. PMC 2687937. PMID 19506719.
Ballabh, P; Braun, A; Nedergaard, M (June 2004). “The blood–brain barrier: an overview: structure, regulation, and clinical implications”. Neurobiology of disease 16 (1): 1–13. doi:10.1016/j.nbd.2003.12.016. PMID 15207256.
Pardridge, William M. – The Blood-Brain Barrier: Bottleneck in Brain Drug Development – 2 January 2005. Retrieved 5 February 2014.
Joan Abbott, N.; Rönnbäck, Lars; Hansson, Elisabeth (2006). “Astrocyte-endothelial interactions at the blood–brain barrier”. Nature Reviews Neuroscience 7: 41–53. doi:10.1038/nrn1824.
Hamilton RD, Foss AJ, Leach L (2007). “Establishment of a human in–vitro model of the outer blood–retinal barrier”. Journal of Anatomy 211 (6): 707–16. doi:10.1111/j.1469-7580.2007.00812.x. PMC 2375847. PMID 17922819.
Pritchard, Thomas C.; Alloway, Kevin Douglas (1999). Medical Neuroscience (GOOGLE BOOKS PREVIEW). Hayes Barton Press. pp. 76–77. ISBN 1-889325-29-5. Retrieved 2009-02-08.
Gilgun-Sherki, Yossi; Melamed, Eldad; Offen, Daniel (2001). “Oxidative stress induced-neurodegenerative diseases: the need for antioxidants that penetrate the blood brain barrier”. Neuropharmacology 40 (8): 959–975. doi:10.1016/S0028-3908(01)00019-3. ISSN 0028-3908. PMID 11406187.
Tsai, C.E.; Daood, M.J.; Lane, R.H.; Hansen, T.W.R; Gruetzmacher, E.M.; Watchko, J.F. (2002). “P-Glycoprotein Expression in Mouse Brain Increases with Maturation”. Neonatology 81 (1): 58–64. doi:10.1159/000047185.
Braun, Leon D; Cornford, Eain M; Oldendorf, William H (2006). “Newborn Rabbit Blood–Brain Barrier Is Selectively Permeable and Differs Substantially from the Adult”. Journal of Neurochemistry 34: 147–152. doi:10.1111/j.1471-4159.1980.tb04633.x.
Raza, MW; Shad, A; Pedler, SJ; Karamat, KA (2005). “Penetration and activity of antibiotics in brain abscess”. Journal of the College of Physicians and Surgeons–Pakistan : JCPSP 15 (3): 165–7. PMID 15808097.
Pardridge, William M (2011). “Drug transport in brain via the cerebrospinal fluid”. Fluids Barriers CNS 8: 7. doi:10.1186/2045-8118-8-7. PMC 3042981. PMID 21349155.
Chen, Y (2013). “Novel modified method for injection into the cerebrospinal fluid via the cerebellomedullary cistern in mice”. Acta Neurobiologiae Experimentalis 73 (2): 304–11. PMID 23823990.
Tortora, Gerard J.; Berdell R. Funke; Christine L. Case (2010). Microbiology: An Introduction. San Francisco: Benjamin Cummings. p. 439,611. ISBN 0-321-55007-2.
Nizet, V; KS, Kim; M, Stins; M, Jonas; EY, Chi; D, Nguyen; CE, Rubens (1997). “Invasion of brain microvascular endothelial cells by group B streptococci.”. Infection and Immunity 65 (12): 5074–5081. PMC 175731. PMID 9393798.
Zysk, Gregor (2001). “Pneumolysin Is the Main Inducer of Cytotoxicity to Brain Microvascular Endothelial Cells Caused by Streptococcus pneumoniae”. Infection and Immunity 69 (2): 845–852. doi:10.1128/IAI.69.2.845-852.2001. PMC 97961. PMID 11159977.
Van Sorge, Nina M (2012). “Defense at the border: the blood–brain barrier versus bacterial foreigners”. Future Microbiol 7 (3): 383–394. doi:10.2217/fmb.12.1. PMC 3589978. PMID 22393891.
Tortora, Gerard J.; Berdell R. Funke; Christine L. Case (2010). Microbiology: An Introduction. San Francisco: Benjamin Cummings. pp. 616–618. ISBN 0-321-55007-2.
McDannold, Nathan; Vykhodtseva, Natalia; Hynynen, Kullervo (May 2008). “Blood–brain barrier disruption induced by focused ultrasound and circulating preformed microbubbles appears to be characterized by the mechanical index”. Ultrasound in Medicine and Biology (Elsevier) 34 (5): 834–840. doi:10.1016/j.ultrasmedbio.2007.10.016. PMC 2442477. PMID 18207311.

Τα σχόλια είναι κλειστά