Vere-aju barjäär

Vere-aju barjäär toimib loodusliku barjäärina kesknärvisüsteemi (KNS) ja vereringe vahel. See võimaldab ainult valikulist massitransporti. Vere-aju barjääri häired võivad põhjustada tõsiseid ajuhaigusi.

Mis on vere-aju barjäär?

Vere-aju barjäär eraldab keskkonnatingimused ajus ja vereringes. Ajus toimuvad väga keerulised ja viimistletud protsessid, mille häirimisel oleks ettenägematuid tagajärgi. Vere-aju barjäär kaitseb seetõttu kesknärvisüsteemi patogeenide, mürkide, antikehade, leukotsüütide, vere neurotransmitterite mõju ja pH väärtuse muutuste eest.

Samal ajal tuleb tagada, et kesknärvisüsteem oleks varustatud põhitoitainete ja ainetega, mis on vajalikud selle toimimiseks. Sama kehtib ka lagunemisproduktide eemaldamise kohta aju ainevahetusest. Seetõttu ei ole tõke täielikult hermeetiliselt suletud, vaid valikuliselt läbilaskev. Oluliste ainete transporti vereringe ja aju vahel reguleeritakse nii passiivsete ja aktiivsete difusiooniprotsesside kui ka selektiivsete keemiliste protsessidega. Olulised molekulid, nagu vesi, hapnik ja olulised toitained, võivad piiranguteta läbida vere-aju barjääri.

Anatoomia ja struktuur

Vere-aju barjäär koosneb endoteelirakkudest, peritsüütidest ja astrotsüütidest. Endoteelirakud moodustavad kapillaaride sisemise seinakihi. Muu hulgas reguleerivad need rakud ainete vahetust kudede ja vere vahel.

Vere-aju barjääris on endoteelirakkudel nn tihedad ristmikud. Need on membraanvalkude kitsad ribad, mis ühendavad endoteelirakke nii tihedalt, et moodustavad kihi, mis on mitmete ainete jaoks mitteläbilaskev. Ainult väga väikesed molekulid saavad selle kihi kaudu hajuda. Ainete vahetus raku ja raku vahelise ruumi vahel on suuresti takistatud. Peritsüüdid omakorda paiknevad kapillaaride välisseinal ja on sidekoe rakud. On ühendatud endoteelirakkudega raku-raku kanalite kaudu, pilu ristmikud.

Mõlema rakutüübi vastastikmõju nende kanalite kaudu kontrollib membraanipotentsiaali, mis vastutab ainete selektiivse difusiooni eest. Niinimetatud ämblikrakkudena esindavad astrotsüüdid enamikku kesknärvisüsteemi gliaalrakkudest ja nad varustavad neuroneid veresoontega kokkupuutumise kaudu toitainetega. Nende membraanis on neurotransmitterite retseptorid.Lisaks indutseerivad nad vere-aju barjääri läbi membrana limitans glialis perivascularise (aju veresooni ümbritseva piirmembraani) ja säilitavad seda samal ajal.

Funktsioon ja ülesanded

Lisaks kesknärvisüsteemi kaitsefunktsioonile kahjulike mõjude eest reguleerib hematoentsefaalbarjäär ka vereringe ja aju vahelisi transpordiprotsesse. Seda transporti kontrollivad erinevad füüsikalised ja keemilised protsessid. Enamik lahustuvaid aineid, mis isegi suudavad selle barjääri ületada, läbivad selle difusiooni teel. Kuna hematoentsefaalbarjäär on tihedate ristmike kaudu tihedalt suletud, ei saa difusioon toimuda rakkudevaheliste lõhede kaudu nagu teiste elundite puhul.

Aineid saab edasi anda ainult aju kapillaaride kaudu transmembraanse transpordi abil. Vaba difusioon on selle transpordi kõige lihtsam vorm. Väikesed lipofiilsed molekulid võivad passiivselt difundeeruda läbi epiteeli rakumembraanide ja isegi läbi tihedate ristmike. Väikesed polaarsed molekulid, nagu vesi, läbivad kanalite vahendatud läbilaskvuse. Teatud kanalivalgud, akvaporiinid, vahendavad vee transporti läbi hematoentsefaalbarjääri ja reguleerivad samal ajal aju vee tasakaalu. Suurte ja polaarsete, kuid elutähtsate toitainete molekulide, näiteks glükoosi või paljude aminohapete jaoks on olemas teatud transpordimolekulid, mis hõlbustavad vastavate ainete difusiooni.

Kuna need difusioonivormid ei vaja energiat, on need passiivsed difusioonid. Siiski on ka aineid, mida saab transportida ainult ATP abil, s.t energiaga varustades. Aktiivsed transporterid on niinimetatud "pumbad", mis kasutavad energiat substraatide liikumiseks vastu kontsentratsioonigradienti. Valitud molekulid läbivad hematoentsefaalbarjääri spetsiaalsete retseptorite abil, mis vastutavad konkreetselt nende transpordi eest.

Haigused

Vere-aju barjääri häired võivad põhjustada mitmesuguseid neuroloogilisi haigusi. Selle barjääri kahjustavad sageli sellised alghaigused nagu suhkurtõbi, aju põletik või ajukasvajad.

Pikaajalised tagajärjed on ajukahjustus. Teatud patogeenid võivad ületada hematoentsefaalbarjääri. See hõlmab HI-viirust. Mõned bakterid, näiteks Escherichia coli, ületavad mõnikord barjääri kaitsemehhanisme, vabastades spetsiaalseid toksiine. Kui keha enda immuunkaitserakud ületavad hematoentsefaalbarjääri, võib tekkida hulgiskleroosi kliiniline pilt. Uuringud on näidanud, et ka neurodegeneratiivsed haigused nagu Alzheimeri tõbi muudavad aju ja vereringe vahelise barjääri läbilaskvaks.

See võib olla ajurakkude ulatusliku lagunemise lähtepunkt. Alkoholi kuritarvitamine on teadaolevalt neuroloogiliste haiguste peamine riskifaktor. Krooniline alkoholitarbimine kahjustab hematoentsefaalbarjääri, millel on ettenägematud tagajärjed. Barjääri funktsionaalsed häired soodustavad bakteriaalseid infektsioone ja ajus autoimmunoloogiliselt põhjustatud põletikulisi reaktsioone. Nikotiini kuritarvitamine on riskitegur ka hematoentsefaalbarjääri kahjustamisel.Nikotiin soodustab südame-veresoonkonna haigusi, millel on omakorda suur mõju aju jõudlusele.

Suitsetajatel on suurem risk haigestuda bakteriaalsesse meningiiti. Uuringud on näidanud, et nikotiin muudab hematoentsefaalbarjääri struktuuri. Tihedate ristmike valgud jagunevad erinevalt ja ei suuda enam oma funktsiooni täielikult täita. Samuti käsitletakse elektromagnetilise kiirguse mõju hematoentsefaalbarjäärile. Nende negatiivsed tervisemõjud suure energiatiheduse korral megahertsides kuni gigahertsites on tõestatud. Elektromagnetilise kiirguse kõrge energiatihedus põhjustab mõjutatud koes mõõdetavat soojenemist. Seda, mil määral soojenemine kahjustab hematoentsefaalbarjääri, tuleb veel uurida.

Ravimid leiate siit

Tüüpilised ja tavalised ajuhaigused

• dementsus
• Creutzfeldt-Jakobi tõbi
• Mälu aegub
• Aju verejooks
• Meningiit