Barrière hémato-encéphalique

La barrière hémato-encéphalique est extrêmement importante pour assurer l'homéostasie cérébrale, mais de nombreuses questions concernant sa formation ne sont toujours pas complètement comprises. Mais déjà il est absolument clair que le BBB est le plus prononcé sur la différenciation, la complexité et la densité de la barrière histohématologique. Son unité structurelle et fonctionnelle principale est les cellules endothéliales des capillaires du cerveau.

Le métabolisme du cerveau, comme aucun autre organe, dépend des substances entrant dans la circulation sanguine. De nombreux vaisseaux sanguins fournissant le travail du système nerveux se distinguent par le fait que le processus de pénétration des substances à travers leurs parois est sélectif. Les cellules endothéliales des capillaires du cerveau sont reliées par des contacts continus continus, de sorte que les substances ne peuvent passer que par les cellules elles-mêmes, mais pas entre elles. Les cellules gliales, le deuxième composant de la barrière hémato-encéphalique, adhèrent à la surface externe des capillaires. Dans les plexus vasculaires des ventricules cérébraux, la base anatomique de la barrière est constituée par les cellules épithéliales, également étroitement liées. À l'heure actuelle, la barrière hémato-encéphalique n'est pas considérée comme anatomo-morphologique, mais comme une entité fonctionnelle capable de transmettre sélectivement et, dans certains cas, de délivrer diverses molécules aux cellules nerveuses via des mécanismes de transport actifs. Ainsi, la barrière assure des fonctions de régulation et de protection

Dans le cerveau, il y a des structures dans lesquelles la barrière hémato-encéphalique est affaiblie. Cela, surtout, l'hypothalamus, ainsi qu'un certain nombre de formations au bas de 3e et 4e ventricules - la boîte arrière (zone postrema), subkomissuralny subfornical et organismes, ainsi que la glande pinéale. L'intégrité de la BHE est perturbée par des lésions ischémiques et inflammatoires du cerveau.

La barrière hémato-encéphalique est considérée comme finalement formée lorsque les propriétés de ces cellules satisfont à deux conditions. Tout d'abord, le taux d'endocytose en phase liquide (pinocytose) chez eux devrait être extrêmement faible. Deuxièmement, des contacts denses spécifiques doivent se former entre les cellules, pour lesquelles une résistance électrique très élevée est caractéristique. Il atteint des valeurs de 1000-3000 Ω / cm ² pour les capillaires de la dure-mère douce et de 2000 à 8000 0m / cm2 pour les capillaires intraparenchymateux. A titre de comparaison: la valeur moyenne de la résistance électrique transendothéliale des capillaires du muscle squelettique est seulement de 20 ohm / cm2.

La perméabilité de la barrière hémato-encéphalique pour la plupart des substances est largement déterminée par leurs propriétés, ainsi que par la capacité des neurones à synthétiser ces substances par leurs propres moyens. Les substances qui peuvent surmonter cette barrière comprennent, tout d'abord, l'oxygène et le dioxyde de carbone, ainsi que divers ions métalliques, le glucose, les acides aminés essentiels et les acides gras nécessaires au fonctionnement normal du cerveau. Le transport du glucose et des vitamines est effectué à l'aide de vecteurs. Dans le même temps, D et L-glucose ont des taux de pénétration différents à travers la barrière - dans le premier, il est plus de 100 fois plus élevé. Le glucose joue un rôle majeur à la fois dans le métabolisme énergétique du cerveau et dans la synthèse d'un certain nombre d'acides aminés et de protéines.

Le principal facteur déterminant le fonctionnement de la barrière hémato-encéphalique est le niveau de métabolisme des cellules nerveuses.

Fournir des neurones substances nécessaires est effectuée non seulement au moyen de celui-ci approprié capillaires, mais aussi parce que les soft-pointes et les membranes arachnoïdiennes, qui circule le liquide céphalorachidien. Le liquide céphalo-rachidien est situé dans la cavité du crâne, dans les ventricules du cerveau et dans les espaces entre les membranes du cerveau. Chez l'homme, son volume est d'environ 100-150 ml. En raison du liquide céphalorachidien, l'équilibre osmotique des cellules nerveuses est maintenu et les produits métaboliques toxiques pour le tissu nerveux sont éliminés.

Les voies de l'échange des médiateurs et le rôle de la barrière hémato-encéphalique dans le métabolisme (sur: Shepherd, 1987) 

Le passage des substances à travers la barrière hémato-encéphalique dépend non seulement de la perméabilité de la paroi vasculaire (masse moléculaire, charge et lipophilie de la substance), mais aussi de la présence ou de l'absence d'un système de transport actif.

Le transporteur de glucose indépendant de l'insuline stéréospécifique (GLUT-1), qui assure le transfert de cette substance à travers la barrière hémato-encéphalique, est riche en cellules endothéliales des capillaires du cerveau. L'activité de ce transporteur peut assurer l'apport de glucose en une quantité 2 à 3 fois celle requise par le cerveau dans des conditions normales.

Caractéristiques des systèmes de transport de la barrière hémato-encéphalique (d'après: Pardridge, Oldendorf, 1977)

Connexions transportables	Substrat primaire	Km, mM	Vmax nmol / min * g
Hexoses	Glucose	9ème	1600
Acides monocarboxyliques	Lactate	1,9	120
Acides aminés neutres	Phénylalanine	0,12	30
Base d' acides aminés	Lysine	0,10	6th
Amine	Choline	0,22	6th
Purines	Adénine	0,027	1
Nucléosides	Adénosine	0,018	0,7

Chez les enfants avec la perturbation du fonctionnement de ce transporteur, il y a une diminution significative du niveau de glucose dans le liquide céphalo-rachidien et une perturbation dans le développement et le fonctionnement du cerveau.

Les acides monocarboxyliques (L-lactate, acétate, pyruvate), ainsi que les corps cétoniques sont transportés par des systèmes stéréospécifiques distincts. Bien que l'intensité de leur transport soit inférieure à celle du transport du glucose, ils constituent un substrat métabolique important chez les nouveau-nés et dans le jeûne.

Le transport de la choline vers le système nerveux central est également médié par le transporteur et peut être régulé par le taux de synthèse de l'acétylcholine dans le système nerveux.

Les vitamines ne sont pas synthétisées par le cerveau et sont fournies par le sang au moyen de systèmes de transport spéciaux. Malgré le fait que ces systèmes ont une activité de transport relativement faible, dans des conditions normales, ils peuvent fournir le transport de la quantité de vitamines nécessaire au cerveau, mais leur déficience alimentaire peut conduire à des troubles neurologiques. Certaines protéines plasmatiques peuvent également pénétrer la barrière hémato-encéphalique. Une des voies de leur pénétration est la transcytose, médiée par les récepteurs. C'est ainsi que l'insuline, la transferrine, la vasopressine et le facteur de croissance analogue à l'insuline pénètrent dans la barrière. Les cellules endothéliales des capillaires du cerveau ont des récepteurs spécifiques pour ces protéines et sont capables de réaliser l'endocytose du complexe protéine-récepteur. Il est important qu'à la suite d'événements ultérieurs, le complexe se désintègre, la protéine intacte peut être libérée du côté opposé de la cellule, et le récepteur est ré-incorporé dans la membrane. Pour les protéines polycationiques et les lectines, la méthode de pénétration à travers la BHE est également la transcytose, mais elle n'est pas associée au fonctionnement de récepteurs spécifiques.

De nombreux neurotransmetteurs présents dans le sang ne sont pas capables de pénétrer dans la BHE. Ainsi, la dopamine n'a pas cette capacité, tandis que la L-Dopa pénètre à travers la BHE en utilisant un système de transport d'acides aminés neutre. En outre, les cellules capillaires contiennent des enzymes métabolisant les neurotransmetteurs (cholinestérase, aminopeptidase GABA-transaminase et al.), Des médicaments et des substances toxiques, ce qui assure une protection non seulement du cerveau à partir du sang circulant des neurotransmetteurs, mais aussi sur les toxines.

Le GEB participe également à des protéines porteuses qui transportent des substances des cellules endothéliales des capillaires du cerveau vers le sang, empêchant leur pénétration dans le cerveau, par exemple la glycoprotéine b.

Au cours de l'ontogenèse, la vitesse de transport de diverses substances à travers le BBB change de manière significative. Ainsi, la vitesse de transport du b-hydroxybutyrate, du tryptophane, de l'adénine, de la choline et du glucose chez les nouveau-nés est significativement plus élevée que chez les adultes. Cela reflète le besoin relativement plus élevé du cerveau en développement dans l'énergie et les substrats macromoléculaires.

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