Válts MeRSZ+ -ra!

MeRSZ online
okoskönyvtár

Több száz tankönyv egy helyen.
Online. Bárhol. Bármikor.

Benyó Zoltán, Sándor Péter

Az agyi vérkeringés élettani alapjai: önszabályzó mechanizmusok

4. A vér-agy és vér-liquor gát

A vérben keringő anyagoknak az agysejtekbe vagy a cerebrospinalis folyadékba való bejutását anatómiai és enzimatikus barrierek szabályozzák, illetve gátolják („vér-agy gát”, „vér-liquor gát”, „agy-liquor gát”).
 
Annak a ténynek felismerését, hogy a vérben keringő anyagok nem jutnak át szabadon sem az agyszövetbe, sem a liquorba, két német kutatónak köszönhetjük. Paul Ehrlich (1885), a szisztémás keringésbe juttatott vízoldékony festékkel hiába próbálta az agyat megfesteni, nem járt sikerrel: minden szerv megfestődött, kivéve az agyat és a gerincvelőt. Goldmann (1913) a cerebrospinalis folyadékba juttatott trypan blue festékkel történt próbálkozása során szintén érdekes megfigyelést tett: a CSF felől ugyanis csak az agyat és a gerincvelőt sikerült kékre festenie, a szervezet egyéb területeit nem. Ezekből az adatokból a kutatók számára már nyilvánvalóvá vált, hogy a különböző anyagok vérből az agyba, illetve az agyból a vérbe való átjutása (néhány kisebb régiótól eltekintve) gátolt, de a „vér-agy gát” terminus technicus használata a szakirodalomban csak az 1960-as években vált általánossá.
A vér-agy gát dinamikus határfelületet jelent a vér és a központi idegrendszer között. Fiziológiás körülmények közötti működésének jelentősége: (1) az agyi ionális homeosztázis biztosítása, azaz az ionális és kémiai változásokra rendkívül érzékeny agyi neuronok működése számára állandó, optimális belső környezetet teremt, (2) táplálja a központi idegrendszer sejtjeit, (3) védi a károsító anyagok behatásától, (4) biztosítja a kommunikációt a központi idegrendszer és a periféria között.
Az agyi keringésben két alapvető gátat ismerünk: a vér-agy gátat és a vér-liquor gátat.
A vér-agy gátat az agyi parenchymában lévő capillarisfal képezi, mely nem engedi, hogy a vérben keringő anyagok szabadon jussanak az agy interstitialis (ISF) folyadékterébe, illetve onnan a neuronokhoz.
A vér-liquor gátat azagykamrákplexus chorioideusai jelentik, melyek falán keresztül szintén gátolt az anyagoknak a vérből a cerebrospinalis folyadékba (CSF), és onnan a centrális neuronokba való bejutása. Mivel azonban a vér-agy gát felülete emberi agyban 21,6 m2, a vér-liquor gát felülete pedig csak 0,021 m2, ez a több, mint ezerszeres különbség azt eredményezi, hogy a vérben keringő anyagok agysejtekbe jutását döntően nem a vér-liquor, hanem a vér-agy gát szabályozza. A különböző anyagok CSF-en belüli koncentrációja tehát csak a plexus chorioideuson keresztüli transzport mértékére utal, de nem a vér-agy gáton keresztüli anyagtranszport mutatója.
Kérdés, létezik-e egyáltalán egy harmadik gát, az „agy-liquor gát”? Bejuthatnak-e anyagok a liquor felől az agyszövetbe? Ebben a vonatkozásban igazi gátról nem, legfeljebb csak funkcionális gátról beszélhetünk, melyen keresztül csak igen kis mértékű lehet az anyagátjutás, mert a) az agykamrák ependymalis felszínéről igen lassú a liquorban oldott anyagok diffuziója az agyszövetbe, ugyanakkor b) a 140 ml-es liquor cerebrospinalis mennyisége naponta 4–5-ször újra termelődik. Így az igen nagy, napi 700 ml-es liquorvolumenben oldott anyagok az arachnoidalis villusokon keresztül előbb jutnak az agyi venás vérbe, mint az agy interstitialis terébe és onnan a neuronokhoz (4. ábra és 5. ábra).
Az agyi interstitialis folyadék nem a vérplazma ultrafiltrátuma, hanem az agyi capillaris endothelsejtek szekréciós terméke. A liquor cerebrospinalis sem plasma ultrafiltrátum, hanem döntő mértékben a plexus chorioideusok ependymasejtjeinek szekréciós terméke, melybe kisebb mértékben agyi interstitialis folyadék keveredik.
 
4. ábra. A vér-agy gát és a vér-liquor gát különbsége. A perivascularis extracellularis folyadéktér és a kamrailiquortér anatómiai képe (Ganong, 1990, nyomán módosítva)
 
5. ábra. Az agyi folyadékterek egymással való kapcsolatának sematikus ábrája. Az agyi keringés két alapvetőgátrendszere (Pardridge WM, 2002, nyomán módosítva)
 
Vér-agy gátnak szigorúan véve csak az agyi intraparenchymalis capillaris fala és az agy perivascularis interstitialis folyadéka (ISF) közötti határvonal tartható. A plexus chorioideusokból származó cerebrospinalis folyadék (CSF) és az intraparenchymalis capillarisokból származó interstitialis folyadék (ISF) ugyan hasonló összetételű szekréciós termékek, melynek összetevői kicserélődnek, diffúziós kapcsolatban állnak egymással, összetételük azonban mégsem tekinthető teljesen azonosnak, bár ezt egyes kézikönyvek nagyvonalúan megteszik (Pardridge, 2012).
A capillarisfal endothelsejtjeinek membránja „aszimetrikus”: az interstitialis tér felé néző membrán Na+-ionokat transzportál az interstitialis folyadékba. Az agyi interstitialis folyadékban ugyanakkor alacsony a fehérjeanion-kocentráció, viszont magasabb a Cl–-koncentráció, mint a vérplazmában. A Na+-ionok transzportját anionok és víz transzportja követi, így végül ozmotikus egyensúly alakul ki a vérplazma és az agyi interstitialis folyadék között. Ennek az érzékeny ozmotikus egyensúlynak a felborulása a vér-agy gát felszakadásához vezet (Nagy Z. és munkatársai, 1978).
A plexus chorioideusok capillaris endothelsejtjei is „aszimetrikusak”: a kamrák lumenébe választják ki a Na+-ionokat és onnan K+-ionokat vesznek fel az endothelsejt belsejébe. Nagyon fontos körülmény, hogy nagyrészt ennek a következménye az, hogy a cerebrospinalis folyadék átlagos moláris K+-koncentrációja (3,0 mmol/kg víz) jóval alacsonyabb, mint a vérplazmáé (4,3 mmol/kg víz), és nem követi a vérplazma koncentrációjának változásait még akkor sem, ha az akár kétszeresére emelkedik! Ennek következtében az agyi neuronokban könnyen generálódhatnak nagy akciós potenciálok, függetlenül a szervezetben lezajló K+-koncentrációingadozásoktól.
 
II. táblázat. A vérplazma és a liquor cerebrospinalis (CSF) átlagos ionkoncentrációi
Ion
Vérplazma
(mmol/kg víz)
CSF
(mmol/kg víz)
Na+
153,7
149,0
K+
4,3
3,0
Cl–
112,9
128,0
HCO3–
28,0
26,0
A vér-agy gátat (1) anatómiai és (2) metabolikus (enzimatikus) tényezők alkotják.
 
(1) Azanatómiai barrier fő összetevői: a capillaris endothelium, az azt körülölelő pericyták és az astrocytatalpak (Deli, 2013). A gát kialakításában szerepet játszanak a gliasejtek is (Krizbai és mtsai, 2013), de a kulcsszereplők a „nem fenesztrált”, pórusok nélküli capillarisok szorosan egymáshoz tapadó endothelsejtjei. Megszakítások nélküli réskapcsoló struktúráik, a „tight junction”-ok (transzmembrán fehérjék: a claudinok és az occludin), valamint az „adherens junction”-ok (a transzmembrán protein: cadherin) szorosan lezárják a szomszédos sejtek közötti réseket, és így gátolják a vérben keringő anyagok endothelsejtek közötti, paracellularis átjutását. Ugyanakkor ezek a sejtek intracellularisan igen kevés pinocytoticus vesiculát tartalmaznak, ez a körülmény a sejttesteken keresztüli, transcellularis anyagátjutást gátolja. Az agy-liquor gát strukturálisan nem olyan erős, mint a vér-agy gát, mert a plexus chorioideusok endothelsejtjei között nincs olyan szoros kapcsolat, mint az intraparenchymalis capillarisok endothelsejtjei között (6. ábra).
 
6. ábra. Az agyi capillarishálózatot alkotó sejtek: vér-agy gát szerkezetének strukturális alapja TJ: „tight junction” (Deli Mária, 2013, után módosítva)
 
(2) A metabolikus barriert a capillarisok endothelsejtjeiben lévő enzimek alkotják. Szerepük rendkívül jelentős, mert a capillaris endothelfal luminalis, vér felé eső oldalának membránján a vérből a sejtbe belépő hormonok és egyéb, a centrális neuronok működésnek megzavarására alkalmas anyagok (pl. adrenalin, noradrenalin, dopamin, acetilkolin, szerotonin) az endothelsejt abluminalis, neuronok felé eső oldalának membránján már nem tudnak átjutni, mert ezeket az endothelsejt két membrán közti, kb. 200 nm-es cytoplasmarétegben lévő enzimei (pl. monoaminooxidáz, g-glutamil-transzpeptidáz, alkalikus foszfatáz, aromás aminosav-dekarboxiláz) enzimatikusan lebontják.
A capillaris fala tehát nem egyszerű, passzív anatómiai gát, hanem egy olyan élő struktúra, mely aktív fiziológiás működéssel válogat a barrieren átjutni igyekvő molekulák között. Ezt az a megfigyelés is igazolja, mely szerint a capillaris endothelsejtek életműködésének anyagcsere-mérgekkel történő bénítását követően a vér-agy gát szabadon áteresztővé válik.
A gátak ellenére hogyan jutnak át mégis egyes anyagok az agyi vérkeringésből az agysejtekbe? A vér-agy gáton való átjutást alapvetően két körülmény szabja meg: az átjutni igyekvő anyagok lipidoldékonysága és molekulanagysága. Minél lipidoldékonyabb az átjutni kívánó molekula és minél kisebb méretű, annál könnyebb az átjutása. Téves azonban az a széles körben elterjedt feltételezés, hogy a kis molekulák mindegyike szabadon jut át a vér-agy gáton. Csak kb. 2%-uk jut át lipidmediált szabad diffúzióval (ezek molekulasúlya kisebb 400 Da-nál és kevesebb, mint 8 hidrogénkötést tartalmaznak), 98%-uk számára azonban valójában nincs szabad transzport.
Külön említést érdemelnek az aquaporin vízcsatornák, melyek a különböző agyi sejttípusok plazmamembránján keresztüli víztranszportban játszanak szerepet. Aquaporin-1 (AQP1) kimutatható a plexus chorioideusok epithelsejtjein, AQP4, AQP5 és AQP9 található az astrocytákban. Rágcsálók agyában az AQP4 az astrocyta végtalpakban helyezkedik el, ott, ahol ezek az agyi érfallal érintkeznek, az AQP9 pedig az astrocytanyúlványokon és sejttesten. Nyugalmi állapotban az AQP4 és az AQP9 szerepe jelentős az agy homeostasisának fenntartásában, az agyi vér plazmaozmolalitásának biztosításában. Az AQP4 szerepe patológiás állapotokban is fontos lehet, pl. a vízintoxikációt és a fokális agyi ischaemiát követő agyoedema csökkentésében (Badaut és munkatársai, 2002).
 
A vér-agy gáton keresztül történő anyagtranszport útjai (7. ábra):
 
(1) Lipidmediált szabad diffúzió a capillaris endothelsejt lipidmembránján át (zsíroldékony vegyületek, gázok, alkohol, inhalációs anesztetikumok, koffein, nikotin, heroin).
 
(2) Sejtek közötti, azaz paracellularis transzport. Az áthaladást az endothelsejtek közötti 7 nm-es, paracellularis vízcsatornák és a membránlipid kettősrétegében lévő rendezetlen helyek teszik lehetővé, melyek az ozmotikus gradiens irányában szabadon engedik át a vizet és a vízoldékony molekulákat.
 
7. ábra. Transzportutak a vér-agy gáton keresztül
Szabad utak: 1. lipidmediált szabad diffúzió, 3. kétirányú, tápanyagot szállító fehérjék, 5. receptormediált transzcitózis. Gátolt utak: 2. paracellularis transzport, 4. efflux transzporterek, 6. adszorptív-mediált transzcitózis, TJ: tight junction
 
(3) Kétirányú szállító fehérjék (pl. aminosavak, tejsav, nyomelemek átjuttatására). Ezek a carrier molekulák – az aktív transzport mechanizmus segítségével – a koncentrációgradienssel szemben juttatnak át anyagokat a vér felől az agysejtek körüli interstitiumba, az endothelsejtben lévő ATP bontásával fedezve a transzporthoz szükséges energiát (pl. a liquorban kialakuló, a vérplazmához viszonyítva jóval kisebb K+-koncentrációt (3,0 mmol/kg víz) biztosító pumpamechanizmus során. A facilitált diffúziós mechanizmus segítségével pedig a koncentráció- vagy elektrokémiai gradiens irányában, juttatják át az ionokat vagy töltés nélküli molekulákat a vér agy gáton.
Fontos témakör a glukóz átjutásának kérdése. A glukóz számára az agyban nincs aktív transzport, döntően a capillarisok endothelsejtjeinek luminalis és abluminalis membránjában egyaránt jelen lévő GLUT-1 segítségével, energiát nem igénylő transzport révén valósul meg a barrieren való átjutás.
 
(4) Efflux transzporterek (xenobiotikumok: ember által szintetizált vegyi anyagok, pl. gyógyszerek, élelmiszer-adalékok, növényvédő szerek, rovarölő szerek) átjutását teszik lehetővé.
 
(5) Receptormediált transzcitózis (peptidek, fehérjék, lipoproteinek: pl. inzulin, transzferrin, leptin). A folyamat lehet passzív (energiát nem igénylő) vagy aktív (energiafüggő) természetű. Az agyban pl. nincs inzulin mRNA, ezért az ott található inzulin csak perifériás eredetű lehet: a vérből az endogen BBB inzulinreceptor segítségével jut át a vér-agy gáton. Peptidek esetében a BBB peptidreceptorok funkcionálisan különböző folyamatokat közvetítenek, pl. a ligand transzcitózisát a vérből az agyba, az agyból a vérbe, vagy pedig a vérből a capillaris falába (ez utóbbi esetben anélkül, hogy a peptid átjutna az érfali endothelsejten az agyszövetbe).
 
(6) Nemspecifikus, adszorptív mediált transzcitózis (plazmafehérjék, pl. albumin).
 
(7) Circumventricularis nyílások: néhány agykamra körüli terület capillarisszerkezete és permeabilitása az agy jellegzetes, nem-fenesztrált capillarisaitól eltérően átenged a plazma felől olyan anyagokat, melyek más agyterületeken átjutni nem tudnak. A circum-ventricularis regiók agyi kemoreceptor területek, a receptor sejtek ezeken a nyílásokon keresztül kapnak információt pl. a plazma ozmolalitásáról vagy a glukóz koncentrációjáról. (A hypophysis hátsó lebenyéből, a neurohypophysisből itt jut a keringésbe az oxitocin és a vazopresszin. Az area postrema kemoreceptor sejtjei e terület capillarisain keresztül jutnak a plasmából hányingert vagy vérnyomás-emelkedést kiváltó stimulusokhoz. Az organum vasculosum laminae terminalis és a subfornicalis szerv capillarisainak nyílásai teszik lehetővé, hogy az angiotenzin-II ezen területekre bejutva – egyéb hatásai mellett – fokozza a szervezet vízfelvételét.) A corpus pineale és a subcommisssuralis szerv capillarisai is ilyen „áteresztő” erek, de ezen területek – hasonlóan a hypophysis elülső lebenyéhez – funkcionális szempontból nem az agyhoz, hanem az endocrin mirigyek rendszeréhez tartoznak.
Az agyi vérkeringés élettani alapjai: önszabályzó mechanizmusok

Tartalomjegyzék

Kiadó: Semmelweis Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 331 713 6

OrvostudománySemmelweis Kiadó könyvei

Az orvos számára az agyi vérkeringés minden más szervünktől eltérő egyedi sajátosságainak vizsgálata a legérdekfeszítőbb kutatási területek közé tartozik. A kutatásoknak azonban csak akkor van igazán értelme, ha eredményei az agyi keringési katasztrófák megelőzését, az életmentést, a postischaemiás „neuronmentést” vagy a rehabilitációt szolgálják. Mik a feltételei annak, hogy a kutatások új eredményeit a betegágynál álló orvos értékesíteni tudja? Nyilvánvaló, hogy ha egy bonyolult, de korábban jól működő szerkezet elromlik, azt csak úgy lehet megjavítani, ha tisztában vagyunk eredeti, normális működésének részleteivel. Ha a gyógyító orvos nem ismeri a ziológiás agyi keringés alapvető sajátosságait és az azokat szabályozó mechanizmusokat, nehezen tud eligazodni és beavatkozni a pathologiás cerebrovascularis állapotok megszüntetése érdekében. Az agyi vérkeringés atalnak tekinthető kutatási területének hirtelen hatalmassá vált adattárában ma már nem könnyű eligazodni: a (főként angol nyelvű) tankönyvek csak 2-3 éves késéssel tudják követni a lényeges új információkat, ráadásul a legújabb információk nemcsak az agyi keringési szakfolyóiratokban, hanem szétszórtan, a legkülönbözőbb kutatási területek folyóirataiban látnak napvilágot. A könyv határozott célja, hogy segítséget nyújtson az egészséges agy legfontosabb vérkeringési sajátosságaival és az agyi vérellátás állandóságát biztosító önszabályzó mechanizmusokkal kapcsolatos korábbi és legújabb adatok rövid áttekintésében. Tudomásunk szerint ez az első összefoglaló munka, amely magyar nyelven ezzel a céllal nyomtatott formában közlésre került.

Hivatkozás: https://mersz.hu/sandor-benyo-az-agyi-verkeringes-elettani-alapjai-onszabalyzo-mechanizmusok//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero
Kivonat
fullscreenclose
printsave