Кровоснабжение головного мозга

Введение

 

Головной мозг, с окружающими  его оболочками находится в полости  мозгового черепа. Верхняя вентральная  поверхность головного мозга  по форме соответствует внутренней вогнутой поверхности свода черепа. Нижняя поверхность - основание головного  мозга, имеет сложный рельеф, соответствующий черепным ямкам внутреннего основания черепа.

 

Масса мозга взрослого человека колеблется от 1100 до 2000 г. На протяжении от 20 до 60 лет масса и объем  остаются максимальным и постоянным для каждого индивидуума.

 

Проблема изучения циркуляции крови и мозгу чрезвычайно сложна. Объясняется это рядом особенностей мозга — органа, который, представляя собой одно целое, состоит в то же время из многих, различно построенных и различно функционирующих частей.

Мозг состоит из клеточных элементов, требующих для своей жизнедеятельности непрерывного притока кислорода .

Функционирование нейронов мозга  требует значительных затрат энергии, которую мозг получает через сеть кровоснабжения.

Работу головного мозга и, в  частности, его интеллектуальную и аффективную деятельность, уже давно пытались связать с кровообращением в нем. С конца XIX столетия стали появляться работы монографического характера, посвященные изучению циркуляции крови в мозгу. Мы имеем в виду монографии Альтана (1871), Салатэ (1877), Моссо (1881), Нагеля (1889) и др.

Первая же попытка построения целостного учения о циркуляции крови в мозгу  принадлежит Е. К. Сеппу (1927).

Между кровью и тканями мозга  имеется барьер, который задерживает  большие молекулы. Этот барьер защищает мозг от многих видов инфекции. В то же время, многие лекарственные препараты, эффективные в других органах, не могут проникнуть в мозг через барьер [3,с.276].

Целью данной работы является краткое  рассмотрение кровоснабжения головного  мозга и, в частности, механизма действия гематоэнцефалического барьера.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Кровоснабжение головного мозга

 

В состоянии покоя головной мозг потребляет около 15 % объема крови, и  при этом потребляет 20-25 % кислорода, получаемого при дыхании.

 

Головной мозг снабжается артериальной кровью из двух бассейнов: каротидного и вертебробазилярного.  Каротидный бассейн формируют сонные артерии. Они берут своё начало в грудной полости: правая от плечеголовного ствола (лат. truncus brachiocephalicus), левая — от дуги аорты (лат. arсus aortae). Сонные артерии обеспечивают около 70-85 % притока крови к мозгу.

Правая общая сонная артерия  является ветвью плечеголовного ствола, левая – непосредственно отходит  от аорты. На уровне верхнего края щитовидного  хряща общая сонная артерия разветвляется на наружную и внутреннюю сонные артерии. Затем через foramen caroticum внутренняя сонная артерия входит в canalis caroticum пирамиды височной кости. После того как артерия выходит из канала, она проходит по передней стороне тела крыловидной кости, вступает в sinus cavernosus твердой мозговой оболочки и доходит до места под передним продырявленным веществом, где делится на конечные ветви. Важным коллатеральным разветвлением внутренней сонной артерии является глазничная артерия. От нее отходят ветви, орошающие глазное яблоко, слезную железу, веки, кожу лба и частично – стенки носовых полостей. Конечные ветви a. ophthalmica – надблоковая и надорбитальная анастомозируют с ветвями наружной сонной артерии.

 

Затем артерия ложится в Сильвиеву борозду. Конечные разветвления внутренней сонной артерии представлены 4 артериями: задняя соединительная артерия, которая анастомозирует с задней мозговой артерией, являющейся ветвью базилярной артерии; передняя ворсинчатая артерия, образующая сосудистые сплетения боковых мозговых желудочков и играющая роль в выработке спинномозговой жидкости и кровоснабжении некоторых узлов основания мозга; передняя мозговая артерия и средняя мозговая артерия.

 

Внутренняя сонная артерия соединяется  с задней мозговой артерией посредством задних соединительных артерий. Передние мозговые артерии соединяются между собой посредством передней соединительной артерии. Благодаря этим анастомозам на основании мозга образуется виллизиев артериальный круг – circulus arteriosus cerebry. Круг связывает артериальные системы каротидного и вертебробазилярного бассейнов.

 

Передняя мозговая артерия уже  в пределах виллизиева круга отдает от себя несколько мелких веточек  – передние продырявливающие артерии  – aa. perforantes arteriores. Они прободают переднюю продырявленную пластинку и питают часть головки хвостатого ядра. Самой крупной из них является возвратная артерия Гейбнера, которая питает переднемедиальные отделы головки хвостатого ядра, скорлупу и передние две трети передней ножки внутренней капсулы. Сама передняя мозговая артерия лежит над мозолистым телом и снабжает артериальной кровью медиальную поверхность полушарий от лобного полюса до fissura parieto-occipitalis и передние две трети мозолистого тела. Также ее ветви могут заходить на орбитальный участок основания мозга и на латеральную поверхность лобного полюса, верхней лобной извилины и парацентральной дольки.

 

Средняя мозговая артерия является самой крупной. Она лежит в  Сильвиевой борозде и кровоснабжает  всю конвекситальную поверхность полушарий (за исключением областей орошаемых передней и задней мозговыми артериями) – нижнюю и среднюю лобные извилины, переднюю и заднюю центральные извилины, надкраевую и угловую извилины, рейлев островок, наружную поверхность височной доли, передние отделы затылочной доли. В пределах виллизиева круга средняя мозговая артерия отдает от себя несколько тонких стволиков, прободающих боковые части передней продырявленной пластинки, так называемые aa. perforantes mediales et laterales. Наиболее крупными из перфорирующих артерий являются aa. lenticulo-striatae и lenticulo-opticae. Они кровоснабжают подкорковые узлы полушарий, ограду, заднюю треть передней ножки и верхнюю часть задней ножки внутренней капсулы.

 

Позвоночные артерии формируют  вертебро-базилярный бассейн. Они кровоснабжают задние отделы мозга (продолговатый мозг, шейный отдел спинного мозга, и мозжечок). Позвоночные артерии берут своё начало в грудной полости, и проходят к головному мозгу в костном канале, образованном поперечными отростками шейных позвонков. По разным данным, позвоночные артерии обеспечивают около 15-30 % притока крови к головному мозгу.

В результате слияния позвоночные  артерии образуют основную артерию (базилярная артерия, а. basilaris) — непарный сосуд, который располагается в базилярной борозде моста.

 

Вертебробазилярный бассейн в  своем проксимальном отделе представлен  позвоночными артериями, отходящими от подключичных артерий на уровне поперечного  отростка VI шейного позвонка (сегмент V1). Здесь она вступает в отверстие  его поперечного отростка и поднимается кверху по каналу поперечных отростков до уровня II шейного позвонка (сегмент V2). Далее позвоночная артерия поворачивается кзади, направляется к for. transversarium атланта (сегмент V3), проходит его и ложится в sulcus a. vertebralis. В экстракраниальном отделе артерия отдает ветви к мышцам, костному и связочному аппарату шейного отдела позвоночника, принимает участие в питании мозговых оболочек.

 

Интракраниальный отдел позвоночной  артерии является сегментом V4. В  этом отделе отходят ветви к твердой мозговой оболочке задней черепной ямки, задняя и передняя спинномозговые артерии, задняя нижняя мозжечковая артерия, а также парамедианная артерия. Задняя спинномозговая артерия – парная. Располагается в задней боковой борозде спинного мозга и участвует в кровоснабжении ядер и волокон тонкого и клиновидного пучков. Передняя спинномозговая артерия – непарная образуется в результате слияния двух стволов, отходящих от позвоночных артерий. Она кровоснабжает пирамиды, медиальную петлю, медиальный продольный пучок, ядра подъязычного нерва и одиночного пути, а также дорсальное ядро блуждающего нерва. Задняя нижняя мозжечковая артерия – это самая крупная ветвь позвоночной артерии, она кровоснабжает продолговатый мозг и нижние отделы мозжечка. Парамедианные ветви обеспечивают кровоснабжение вентральных и боковых отделов продолговатого мозга и корешков IX-XII пар черепных нервов.

 

У заднего края варолиева моста  обе позвоночные артерии сливаются, образуя основную артерию – a. basilaris. Она лежит в борозде моста и на скате затылочной и клиновидной костей. От нее отходят парамедианные ветви, короткие огибающие, длинные огибающие (парные – нижняя передняя мозжечковая и верхняя мозжечковая артерии) и задние мозговые артерии. Из них самыми крупными являются нижняя передняя мозжечковая, верхняя мозжечковая и задние мозговые артерии.

 

Нижняя передняя мозжечковая артерия  отходит от основной на уровне ее средней  трети и кровоснабжает клочок мозжечка и ряд долей на его  передненижней поверхности.

 

Верхняя мозжечковая отходит от верхнего отдела основной артерии и осуществляет кровоснабжение верхней половины полушарий мозжечка, червя и частично четверохолмия.

 

Задняя мозговая артерия образуется в результате деления основной артерии. Она питает крышу среднего мозга, ножку мозга, таламус, нижневнутренние отделы височной доли, затылочную долю и частично верхнюю теменную дольку, отдает небольшие ветви к сосудистому сплетению третьего и боковых желудочков мозга.

 

Между артериальными системами  имеются анастомозы, которые начинают функционировать при окклюзии какого-либо одного артериального ствола. Различают три уровня коллатерального кровообращения: экстракраниальный, экстра-интракраниальный, интракраниальный.

 

Экстракраниальный уровень коллатерального  кровообращения обеспечивается следующими анастомозами. При окклюзии подключичной артерии кровоток осуществляется:

 

- из контралатеральной подключичной  артерии через позвоночные артерии;

 

- из гомолатеральной позвоночной  артерии через глубокую и восходящую  артерии шеи;

 

- из контралатеральной подключичной  артерии через внутренние грудные  артерии;

 

- из наружной сонной артерии  через верхнюю и нижнюю щитовидные  артерии.

 

При окклюзии начального отдела позвоночной  артерии переток осуществляется из наружной сонной артерии через затылочную артерию и мышечные ветви позвоночной артерии.

 

Экстра-интракраниальное коллатеральное кровообращение осуществляется между  наружной и внутренней сонными артериями  по надглазничному анастомозу. Здесь  соединяются надблоковая и надглазничная  артерии из системы внутренней сонной артерии и конечные ветви лицевой и поверхностной височной из системы наружной сонной артерии.

 

На интракраниальном уровне коллатеральное кровообращение осуществляется через  сосуды виллизиева круга. Помимо этого  имеется корковая анастомозная система. Она состоит из анастомозов на конвекситальной поверхности полушарий. Анастомозируют концевые ветви передней, средней и задней мозговых артерий (в области верхней лобной борозды, на границе верхней и средней трети центральных извилин, вдоль межтеменной борозды, в области верхней затылочной, нижней и средней височной, в области клина, предклинья и валика мозолистоого тела). Из анастомозной сети под мягкой мозговой оболочкой отходят перпендикулярные разветвления вглубь серого и белого вещества мозга. Они образуют анастомозы в области базальных ядер.

 

Венозная система головного  мозга принимает активное участие  в кровообращении и ликвороциркуляциии. Вены головного мозга делятся  на поверхностные и глубокие. Поверхностные  вены лежат в ячеях субарахноидального пространства, анастомозируют и образуют петлистую сеть на поверхности каждого из полушарий. В них оттекает венозная кровь из коры и белого вещества. Отток крови из вен идет в ближайший мозговой синус. Кровь из наружных и медиальных отделов лобной, центральной и теменно-затылочной областей впадает в основном в верхний сагиттальный синус, в меньшей степени – в поперечный, прямой, пещеристый и теменно-основной синусы. В глубокие вены мозга отток крови идет от вен сосудистого сплетения боковых желудочков, подкорковых узлов, зрительных бугров, среднего мозга, моста, продолговатого мозга и мозжечка. Основным коллектором этой системы является большая вена Галена, впадающая в прямой синус под наметом мозжечка. Кровь из верхнего сагиттального и прямого синусов попадает в поперечный и сигмовидный и отводится во внутреннюю яремную вену.

 

 

 

 

2. Гематоэнцефалический барьер и его функции

 

Первое свидетельство о существовании  ГЭБ было получено в 1885 году Паулем Эрлихом. Он обнаружил, что введённый в кровеносное русло крысы краситель распространился по всем органам и тканям, кроме мозга[1]. В 1904 году он высказал неверное предположение о том, что краситель не проникает в ткань мозга при внутривенном введении, так как не имеет к ней сродства[2]. Южноафриканский хирург Эдвин Гольдман (1862—1913), ученик Эрлиха, обнаружил в 1909 году, что введённый внутривенно краситель трипановый синий не проникает в ткань мозга, но окрашивает сосудистое сплетение его желудочков[3]. В 1913 году он показал, что краситель, введенный в спинномозговую жидкость собаки или лошади, проникает в ткань головного и спинного мозга, а периферические органы и ткани при этом не окрашиваются[4]. На основании этих опытов, Гольдман предположил наличие барьера между мозгом и кровью, который задерживает нейротоксические вещества

Организм человека и высших животных обладает рядом специфических физиологических  систем, обеспечивающих приспособление (адаптацию) к постоянно изменяющимся условиям существования. Этот процесс  тесно связан с необходимостью обязательного сохранения постоянства существенных физиологических параметров, внутренней среды организма, физико-химического состава тканевой жидкости межклеточного пространства.

 

Среди гомеостатических приспособительных  механизмов, призванных защитить органы и ткани от чужеродных веществ и регулировать постоянство состава тканевой межклеточной жидкости, ведущее место занимает гематоэнцефалический барьер. По определению Л. С. Штерн, гематоэнцефалический барьер объединяет совокупность физиологических механизмов и соответствующих анатомических образований в центральной нервной системе, участвующих в регулировании состава цереброспинальной жидкости (ЦСЖ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

Гематоэнцефалический  барьер - это клеточная структура, образующая границу раздела между кровью системы кровообращения и тканью центральной нервной системы. Назначение гематоэнцефалического барьера состоит в поддержании постоянным состава межклеточной жидкости - среды для наилучшего осуществления функций нейронов.

 

     Гематоэнцефалический барьер состоит из нескольких взаимодействующих слоев. Со стороны полости кровеносного капилляра расположен слой эндотелиальных клеток, лежащих на базальной мембране. Эндотелиальные клетки взаимодействуют друг с другом посредством сложной сети плотных соединений. Со стороны нервной ткани к базальной мембране примыкает слой астроцитов. Тела астроцитов приподняты над базальной мембраной, а их псевдоподии опираются на базальную мембрану так, что ножки астроцитов образуют узкопетлистую трехмерную сеть, а её ячейки составляют сложную полость. Гематоэнцефалический барьер не пропускает крупные молекулы (включая многие медикаменты) из крови в межклеточное пространство центральной нервной системы. Эндотелиальные клетки могут осуществлять пиноцитоз. Они имеют системы переносчиков для транспорта основных субстратов, являющихся источниками энергии необходимой для жизнедеятельности нейронов. Для нейронов главными источниками энергии являются аминокислоты. Астроциты способствуют транспорту веществ из крови к нейронам, а также удалению из интерстициальной жидкости избытка многих метаболитов.

 

В представлениях о гематоэнцефалическом барьере в качестве основных положений  подчеркивается следующее: 1) проникновение  веществ в мозг осуществляется главным  образом не через ликворные пути, а через кровеносную систему на уровне капилляр — нервная клетка; 2) гематоэнцефалический барьер является в большей степени не анатомическим образованием, а функциональным понятием, характеризующим определенный физиологический механизм. Как любой существующий в организме физиологический механизм, гематоэнцефалический барьер находится под регулирующим влиянием нервной и гуморальной систем; 3) среди управляющих гематоэнцефалическим барьером факторов ведущим является уровень деятельности и метаболизма нервной ткани.

 

Гематоэнцефалический барьер регулирует проникновение из крови в мозг биологически активных веществ, метаболитов, химических веществ, воздействующих на чувствительные структуры мозга, препятствует поступлению в мозг чужеродных веществ, микроорганиз­мов, токсинов.

 

Основной функцией, характеризующей  гематоэнцефалический барьер, является проницаемость клеточной стенки. Необходимый уровень физиологической проницаемости, адекватный функциональному состоянию организма, обусловливает динамику поступления в нервные клетки мозга физиологически активных веществ. 

 

Функциональная схема гематоэнцефалического  барьера включает в себя наряду с  гистогематическим барьером нейроглию и систему ликворных пространств (Я. А. Росин) Гистогематический барьер имеет двойную функцию: регуляторную и защитную. Регуляторная функция обеспечивает относительное постоянство физических и физико-химических свойств, химического состава, физиологической активности межклеточной среды органа в зависимости от его функционального состояния. Защитная функция гистогематического барьера заключается в защите органов от поступления чужеродных или токсичных веществ эндо- и экзогенной природы.

 

 

Ведущим компонентом морфологического субстрата гематоэнцефалического барьера, обеспечивающим его функции, является стенка капилляра мозга. Существуют два механизма проникновения вещества в клетки мозга: через цереброспинальную жидкость, которая служит промежуточным звеном между кровью и нервной или глиальной клеткой, которая выполняет питательную функцию (так называемый ликворный путь), и через стенку капилляра. У взрослого организма   основным путем движения   вещества в нервные клетки является гематогенный (через стенки капилляров); ликворный путь становится вспомогательным, дополнительным.

 

Проницаемость гематоэнцефалического  барьера зависит от функционального  состояния организма, содержания в  крови медиаторов, гормонов, ионов. Повышение их концентрации в  крови приводит к снижению проницаемости гематоэнцефалического барьера для этих веществ.

 

 

Функциональная система гематоэнцефалического  барьера представляется важным компонентом  нейрогуморальной регуляции. В частности, через гематоэнцефалический барьер реализуется принцип обратной химической связи в организме. Именно таким образом осуществляется механизм гомеостатической регуляции состава внутренней среды организма.

 

Регуляция функций гематоэнцефалического  барьера осуществляется высшими  отделами ЦНС и гуморальными факторами. Значительная роль в регуляции отводится гипоталамо-гипофизарной адреналовой системе. В нейрогуморальной регуляции гематоэнце­фалического барьера важное значение имеют обменные процессы, в частности в ткани мозга. При различных видах церебральной патологии, например травмах, различных воспалительных поражениях ткани мозга, возникает необходимость искусственного сниже­ния уровня проницаемости гематоэнцефалического барьера. Фармакологическими воздействиями можно увеличить или уменьшить проникновение в мозг различных веществ, вводимых извне или циркулирующих в крови.

 

 Транспорт веществ через ГЭБ

 

 Схема транспорта различных  веществ через гемато-энцефалический  барьер

 

 Простая диффузия через клеточную  мембрану

 

Гемато-энцефалический барьер не только задерживает и не пропускает целый ряд веществ из крови в вещество мозга, но и выполняет противоположную функцию — транспортирует необходимые для метаболизма ткани мозга вещества. Гидрофобные вещества и пептиды проникают в мозг либо с помощью специальных транспортных систем, либо через каналы клеточной мембраны. Для большинства других веществ возможна пассивная диффузия.

Межклеточный транспорт

 

В капиллярах периферических органов  и тканей, транспорт веществ осуществляется в основном через фенестра́ции сосудистой стенки и межклеточные промежутки. В норме между клетками эндотелия сосудов мозга такие промежутки отсутствуют. В связи с этим питательные вещества проникает в мозг лишь через клеточную стенку. Вода, глицерин и мочевина являются примерами тех небольших поляризованных молекул, которые могут свободно диффундировать через плотные контакты между эндотелиальными клетками ГЭБ.

Свободная диффузия

 

 Схематическое изображение  канала клеточной мембраны. В  середине изображена молекула  белка аквапори́на, образующего канал

 

Самой простой формой транспорта через  ГЭБ является свободная (или пассивная) диффузия. Она может осуществляться как через клеточные мембраны эндотелиоцитов, так и через плотные  межклеточные контакты. Для диффузии веществ движущей силой является разница концентраций. Диффузия веществ пропорциональна градиенту концентраций в кровеносном русле и ткани мозга. Для неё не требуется затрат клеточной энергии.

 

Липофи́льные структурные элементы клеточной мембраны, а также плотные  межклеточные контакты снижают количество веществ, которые могут свободно диффундировать через ГЭБ. Проницаемость ГЭБ напрямую зависит от липофильности каждого конкретного вещества.

 

 

Проницаемость ГЭБ также зависит  от молярной массы вещества. Молекулы с массой более 500 г/моль не могут диффундировать через ГЭБ. В то же время ГЭБ не является механическим барьером, который свободно пропускает молекулы меньшего размера и не пропускает большего. Процесс клеточной диффузии является динамическим, при этом он легче для веществ с молярной массой 200 г/моль, чем для веществ с 450 г/моль. Чем липофильнее и меньше вещество, тем легче оно диффундирует через клеточную мембрану.

 

 Модель аквапорина — молекулы  воды могут свободно поступать  в клетку через центр белковой  молекулы, образующей канал

 

Немецким биофизиком Германном  Тро́йбле в 1971 году была высказана гипотеза о транспорте молекул с низкой массой через клеточную мембрану. Согласно ей они проникают в клетку через небольшие промежутки между  цепями жирных кислот двойного слоя мембраны. Эти промежутки изменчивы, их образование не требует клеточной энергии. Теория Тройбле была спектроскопически доказана в 1974 году.

 

Прогноз и исследования проницаемости  ГЭБ тем или иным веществом  возможно проводить как in vitro так  и in silico .

 

Липофильность и небольшая молекулярная масса не являются гарантией проницаемости ГЭБ для каждого конкретного вещества. Высокомолекулярные соединения (например, моноклона́льные антитела, рекомбина́нтные белки и другие) удерживаются ГЭБ.

Канальцевая проницаемость

 

Небольшие полярные вещества, например молекулы воды, с трудом могут диффундировать через гидрофобные отделы клеточной  мембраны эндотелиоцита. Несмотря на это  доказана высокая проницаемость  ГЭБ для воды.

 

В клеточной мембране эндотелиоцита  располагаются специальные гидрофильные каналы — аквапоры. В эндотелии периферических сосудов они образованы белком аквапорином-1 (AQP1), экспрессия которого ингибируется астроцитами в клетках сосудов мозга. На поверхности мембран клеток капиллярной сети мозга представлены в основном аквапорин-4 (AQP4) и аквапорин-9 (AQP9).

 

Через аквапоры происходит регуляция  содержания воды в веществе мозга. Они  делают возможным быструю диффузию воды как в направлении мозга  так и в направлении сосудистого  русла в зависимости от осмотического градиента концентраций электролитов. Для глицерина, мочевины и ряда других веществ на поверхности клеточных мембран формируются собственные каналы — акваглицеропорины. В ГЭБ они представлены в основном белком аквапорином-9 (который также образует аквапоры).

 

 

Процесс транспорта молекул через  специализированные каналы осуществляется быстрее активного переноса с  помощью специальных белков транспортёров. В то же время различные биологически активные вещества могут активировать или инактивировать транспортные каналы расположенные на клеточных мембранах.

Облегчённая диффузия

 

Особой формой диффузии через клеточную  мембрану является облегчённая диффузия. Целый ряд необходимых для  мозга веществ, как например, глюкоза  и многие аминокислоты, полярны и  слишком велики для непосредственной диффузии через клеточную мембрану. Для них на поверхности клеточных мембран эндотелиоцитов располагаются специальные транспортные системы. Например, для глюкозы и аскорбиновой кислоты (витамина С это GLUT-1-транспортёр. Их количество на поверхности обращённой в полость сосуда в 4 раза больше, чем на обращённой к мозгу.

 

Кроме транспортёров глюкозы на поверхности эндотелия располагаются  множество белковых молекул выполняющих  подобную функцию для других веществ. Так например MCT-1 и MCT-2 ответственны за перенос лактата, пирувата, мевалоновой кислоты, бутиратов и ацетатов. SLC7 транспортирует аргинин, лизин и орнитин. В геноме мыши выявлено 307 генов отвечающих за синтез SLC-белков, ответственных за облегчённую диффузию через клеточную мембрану различных веществ.

 

Транспортёры могут осуществлять перенос веществ в одном либо двух направлениях. В отличие от активного транспорта облегчённая  диффузия направлена в сторону пространства (внутри- или внеклеточного) с меньшей  концентрацией вещества и не требует затрат клеточной энергии.

Активный транспорт

 

 Выведение веществ из ткани  мозга в кровеносное русло

 

В отличие от пассивного транспорта, не требующего затрат энергии, активный заключается в переносе веществ  в пространство с большей  концентрацией вещества и требует больших затрат клеточной энергии, получаемой при распаде молекул АТФ. При активном транспорте веществ из кровеносного русла в ткань мозга говорят о притоке вещества (англ. Influx), в обратном направлении — об оттоке (англ. Efflux).

 

В ГЭБ располагаются активные транспортёры энкефалина, антидиуретического гормона, [D-Пеницилламин2,D-Пеницилламин5]-энкефалина (DPDPE.

 

Первым идентифицированным Efflux-транспортёром  ГЭБ является Р-гликопротеин, который  закодирован геном MDR1.

Впоследствии были открыты, относящийся к классу ABC-транспортёров англ. Multidrug Resistance-Related Proteine (MRP1, англ. Breast Cancer Resistance Proteine (BCRP)  расположенный преимущественно на обращённой в просвет сосуда поверхности.

 

Некоторые Efflux- и Influx-транспортёры являются стереоселективными, то есть переносят лишь определённый стереоизомер (энантиоме́р) того или иного вещества. Так например, D-изомер аспарагиновой кислоты является преку́рсором N-метил-D-аспартата (NMDA), который влияет на секрецию различных гормонов: лютеинизирующего гормона, тестостерона или окситоци́на. L-изомеры аспарагиновой и глутаминовой кислоты являются стимулирующими аминокислотами и их избыток токсичен для ткани мозга. Efflux-транспортёр ASCT2 (аланин-серин-цистеин-транспортёр) ГЭБ выводит в кровеносное русло L-изомер аспарагиновой кислоты, чьё накопление имеет токсический эффект. Необходимый для формирования NMDA D-изомер поступает в мозг с помощью других транспортных белков (EAAT, SLC1A3, SLC1A2, SLC1A6.

 

В эпилептогенной ткани в эндотелии и астроцитах представлено большее количество белка Р-гликопротеина по сравнению с нормальной тканью мозга.

 

На клеточных мембранах эндотелиоцитов располагаются также транспортёры анионов (OAT и OATP. Большое количество Efflux-транспортёров выводят из эндотелиоцитов целый ряд веществ в кровеносное русло.

 

Для многих молекул до сих пор  не ясно выводятся ли они путём  активного транспорта (с затратами  клеточной энергии) или путём  облегчённой диффузии.

Везикулярный транспорт

Рецептор-опосредованный трансцитоз

 

 Сравнительная схема фагоцитоза, пиноцитоза и рецептор-опосредованного  эндоцитоза

 

С помощью рецептор-опосредованного  трансцито́за происходит перенос больших  молекул. На обращённой в просвет  сосуда поверхности клетки расположены  специальные рецепторы для опознавания и связывания определённых веществ. После контакта рецептора с веществом-мишенью происходит их связывание, участок мембраны инвагинируется в полость клетки и образуется внутриклеточный пузырёк — везикула. Затем она перемещается к обращённой к нервной ткани поверхности эндотелиальной клетки, сливается с ней и высвобождает связанные вещества. Таким образом во внеклеточное пространство мозга переносятся состоящий из 679 аминокислот белок трансферрин массой 75,2 кДа, липопротеины низкой плотности из которых образуется холестерин, инсулини другие пептидные гормоны.

Абсорбцио-опосредованный трансцитоз

 

Одним из подвидов везикулярного транспорта является абсорбцио-опосредованный трансцитоз. Отмечается «прилипание» ряда положительно заряженных веществ (катионов) к отрицательно заряженной клеточной мембране с последующем образованием везикулярного пузырька и его переносом к противоположной поверхности клетки. Данный вид транспорта также называется катионным. Он проходит относительно быстрее рецептор-опосредованного трансцитоза .

 

 

Области мозга без  ГЭБ

 

ГЭБ имеется в капиллярах большинства  областей мозга, но не во всех. В 6 анатомических  образованиях мозга ГЭБ отсутствует:

Самое заднее поле (лат. area postrema) ромбовидной  ямки (дна IV желудочка) — располагается между треугольником блуждающего нерва (лат. trigonum nervi vagi) с окаймляющим его самостоятельным канатиком (лат. funiculus separans) и бугорком тонкого ядра

Шишковидное тело (лат. corpus pineale) (синоним  — эпифиз)

Нейрогипофиз

Прикреплённая пластинка (лат. lamina affixa) — эмбриональный остаток стенки конечного мозга, покрывающий верхнюю  поверхность таламуса. Медиально  она истончается, образует извитую  пластинку — сосудистую ленту (лат. tenia choroidea)

Субфорника́льный орган