Lääketieteen asiantuntija
Uudet julkaisut
Veri-aivoeste
Viimeksi tarkistettu: 07.07.2025

Kaikki iLive-sisältö tarkistetaan lääketieteellisesti tai se tarkistetaan tosiasiallisen tarkkuuden varmistamiseksi.
Meillä on tiukat hankintaohjeet ja vain linkki hyvämaineisiin mediasivustoihin, akateemisiin tutkimuslaitoksiin ja mahdollisuuksien mukaan lääketieteellisesti vertaisarvioituihin tutkimuksiin. Huomaa, että suluissa ([1], [2] jne.) Olevat numerot ovat napsautettavia linkkejä näihin tutkimuksiin.
Jos sinusta tuntuu, että jokin sisältö on virheellinen, vanhentunut tai muuten kyseenalainen, valitse se ja paina Ctrl + Enter.
Veri-aivoeste on erittäin tärkeä aivojen homeostaasin kannalta, mutta monia sen muodostumiseen liittyviä kysymyksiä ei ole vielä täysin selvitetty. On kuitenkin jo selvää, että veri-aivoeste on erilaistunein, monimutkaisin ja tihein histo-hematoidinen este. Sen tärkein rakenteellinen ja toiminnallinen yksikkö on aivojen kapillaarien endoteelisolut.
Aivojen aineenvaihdunta, kuten mikään muu elin, on riippuvainen veren mukana kulkeutuvista aineista. Lukuisat verisuonet, jotka varmistavat hermoston toiminnan, erottuvat siitä, että aineiden tunkeutumisprosessi niiden seinämien läpi on selektiivinen. Aivojen kapillaarien endoteelisolut ovat yhteydessä toisiinsa jatkuvilla tiiviillä kontakteilla, joten aineet voivat kulkea vain solujen itsensä läpi, eivät niiden välillä. Glia-solut, veri-aivoesteen toinen komponentti, sijaitsevat kapillaarien ulkopinnan vieressä. Aivojen kammioiden verisuonipunoksissa esteen anatomisena perustana ovat epiteelisolut, jotka myös ovat tiiviisti yhteydessä toisiinsa. Tällä hetkellä veri-aivoestettä ei pidetä anatomisena ja morfologisena, vaan toiminnallisena muodostumana, joka kykenee selektiivisesti kulkemaan ja joissakin tapauksissa toimittamaan erilaisia molekyylejä hermosoluihin aktiivisten kuljetusmekanismien avulla. Siten este suorittaa säätely- ja suojatoimintoja.
Aivoissa on rakenteita, joissa veri-aivoeste on heikentynyt. Nämä ovat ensisijaisesti hypotalamus, sekä useita rakenteita kolmannen ja neljännen kammion pohjalla - takimmaisessa aivokentässä (area postrema), subfornikaalisissa ja subkomissuraalisissa elimissä sekä käpylisäkkeessä. Veri-aivoesteen eheys häiriintyy iskeemisissä ja tulehduksellisissa aivovaurioissa.
Veri-aivoesteen katsotaan olevan täysin muodostunut, kun näiden solujen ominaisuudet täyttävät kaksi ehtoa. Ensinnäkin nestefaasiendosytoosin (pinosytoosin) nopeuden niissä on oltava erittäin alhainen. Toiseksi solujen välille on muodostuttava erityisiä tiiviitä liitoksia, joille on ominaista erittäin korkea sähköinen resistanssi. Se saavuttaa arvot 1000–3000 ohmia/cm2 pia materin kapillaareissa ja 2000–8000 m/cm2 parenkyymin sisäisissä aivokapillaareissa. Vertailun vuoksi: luustolihasten kapillaarien transendoteliaalisen sähköisen resistanssin keskimääräinen arvo on vain 20 ohmia/cm2.
Veri-aivoesteen läpäisevyys useimmille aineille määräytyy pitkälti niiden ominaisuuksien sekä hermosolujen kyvyn syntetisoida näitä aineita itsenäisesti. Aineita, jotka voivat ylittää tämän esteen, ovat ensinnäkin happi ja hiilidioksidi, sekä erilaiset metalli-ionit, glukoosi, välttämättömät aminohapot ja rasvahapot, jotka ovat välttämättömiä normaalille aivotoiminnalle. Glukoosi ja vitamiinit kuljetetaan kantajien avulla. Samaan aikaan D- ja L-glukoosilla on erilaiset tunkeutumisnopeudet esteen läpi - ensin mainitulla on yli 100 kertaa suurempi. Glukoosilla on tärkeä rooli sekä aivojen energia-aineenvaihdunnassa että useiden aminohappojen ja proteiinien synteesissä.
Veri-aivoesteen toimintaa määräävä tekijä on hermosolujen aineenvaihdunnan taso.
Neuronien tarvittavien aineiden saanti tapahtuu paitsi niitä lähestyvien verisuonten kautta, myös pehmeiden ja lukinkalvojen haaroitteiden avulla, joiden läpi aivo-selkäydinneste kiertää. Aivo-selkäydinneste sijaitsee kallonontelossa, aivojen kammioissa ja aivokalvojen välissä. Ihmisellä sen tilavuus on noin 100–150 ml. Aivo-selkäydinnesteen ansiosta hermosolujen osmoottinen tasapaino säilyy ja hermokudokselle myrkylliset aineenvaihduntatuotteet poistuvat.
Välittäjäaineiden vaihdon reitit ja veri-aivoesteen rooli aineenvaihdunnassa (Shepherdin mukaan, 1987)
Aineiden kulkeutuminen veri-aivoesteen läpi ei riipu pelkästään verisuonten seinämän läpäisevyydestä niille (aineen molekyylipaino, varaus ja lipofiilisyys), vaan myös aktiivisen kuljetusjärjestelmän olemassaolosta tai puuttumisesta.
Stereospesifinen insuliinista riippumaton glukoosikuljettaja (GLUT-1), joka varmistaa tämän aineen kulkeutumisen veri-aivoesteen läpi, on runsas aivojen kapillaarien endoteelisoluissa. Tämän kuljettajan aktiivisuus voi varmistaa glukoosin toimituksen 2–3 kertaa suuremmassa määrin kuin aivot tarvitsevat normaaleissa olosuhteissa.
Veri-aivoesteen kuljetusjärjestelmien ominaisuudet (Pardridgen, Oldendorfin, 1977 mukaan)
Siirrettävät |
Edullinen substraatti |
Kilometrit, mm |
Vmax |
Heksoosit |
Glukoosi |
9 |
1600 |
Monokarboksyylihapot |
Laktaatti |
1.9 |
120 |
Neutraalit |
Fenyylialaniini |
0,12 |
30 |
Välttämättömät |
Lysiini |
0,10 |
6 |
Amiinit |
Koliini |
0,22 |
6 |
Puriinit |
Adeniini |
0,027 |
1 |
Nukleosidit |
Adenosiini |
0,018 |
0,7 |
Lapsilla, joilla tämän kuljettajan toiminta on heikentynyt, aivo-selkäydinnesteen glukoosipitoisuus laskee merkittävästi ja aivojen kehitys ja toiminta häiriintyy.
Monokarboksyylihappoja (L-laktaatti, asetaatti, pyruvaatti) ja ketoaineita kuljettavat erilliset stereospesifiset järjestelmät. Vaikka niiden kuljetusintensiteetti on pienempi kuin glukoosin, ne ovat tärkeä aineenvaihdunnan substraatti vastasyntyneillä ja nälkiintymisen aikana.
Koliinin kuljetusta keskushermostoon välittää myös kuljettaja, ja sitä voidaan säädellä asetyylikoliinin synteesin nopeudella hermostossa.
Aivot eivät syntetisoi vitamiineja, vaan ne saadaan verestä erityisten kuljetusjärjestelmien avulla. Vaikka näillä järjestelmillä on suhteellisen alhainen kuljetusaktiivisuus, ne voivat normaaleissa olosuhteissa varmistaa aivoille tarvittavan vitamiinimäärän kuljetuksen, mutta niiden puutos ravinnossa voi johtaa neurologisiin häiriöihin. Jotkut plasman proteiinit voivat myös tunkeutua veri-aivoesteen läpi. Yksi niiden tunkeutumisreiteistä on reseptorivälitteinen transsytoosi. Näin insuliini, transferriini, vasopressiini ja insuliinin kaltainen kasvutekijä tunkeutuvat esteen läpi. Aivojen kapillaarien endoteelisoluilla on spesifisiä reseptoreita näille proteiineille, ja ne pystyvät endosytoosimaan proteiini-reseptorikompleksin. On tärkeää, että seuraavien tapahtumien seurauksena kompleksi hajoaa, ehjä proteiini voi vapautua solun vastakkaiselle puolelle ja reseptori voi integroitua takaisin solukalvoon. Polykationisille proteiineille ja lektiineille transsytoosi on myös tapa tunkeutua veri-aivoesteeseen, mutta se ei liity spesifisten reseptorien työhön.
Monet veressä olevat välittäjäaineet eivät pysty tunkeutumaan BBB:hen. Näin ollen dopamiinilla ei ole tätä kykyä, kun taas L-DOPA tunkeutuu BBB:hen neutraalin aminohappojen kuljetusjärjestelmän avulla. Lisäksi kapillaarisolut sisältävät entsyymejä, jotka metaboloivat välittäjäaineita (koliiniesteraasi, GABA-transaminaasi, aminopeptidaasit jne.), lääkkeitä ja myrkyllisiä aineita, mikä varmistaa aivojen suojan paitsi veressä kiertäviltä välittäjäaineilta myös myrkyiltä.
BBB:n työhön liittyy myös kantajaproteiineja, jotka kuljettavat aineita aivojen kapillaarien endoteelisoluista vereen estäen niiden tunkeutumisen aivoihin, esimerkiksi b-glykoproteiini.
Ontogeneesin aikana erilaisten aineiden kuljetusnopeus aivo-aju-esteessä muuttuu merkittävästi. Näin ollen b-hydroksibutyraatin, tryptofaanin, adeniinin, koliinin ja glukoosin kuljetusnopeus vastasyntyneillä on merkittävästi suurempi kuin aikuisilla. Tämä heijastaa kehittyvien aivojen suhteellisesti suurempaa energian ja makromolekyylisten substraattien tarvetta.