Vliv hypoglykemického a alkoholového kómatu na propustnost hematoencefalické bariéry | Kamila Moslem

DISKUZE

Glukóza je hlavním substrátem, který mozek využívá k výrobě energie a který proniká do mozku usnadněnou difuzí přes BBB . Hypoglykémie v důsledku snížené hladiny glukózy v plazmě pod normální rozmezí vede k mozkovým dysfunkcím . Hypoglykémie je poměrně častý stav postihující především diabetiky léčené inzulinem nebo jinými hypoglykemizujícími léky a pacienty s inzulinomem. Hypoglykemické účinky na CNS zahrnují různé příznaky, jako je podrážděnost a nesoustředěnost, narušení kognitivních funkcí, křeče a bezvědomí. I jediná hypoglykemická epizoda s křečemi a/nebo kómatem může, pokud je dostatečně dlouhá a závažná, způsobit trvalé degenerativní změny v mozkové kůře . Tyto příznaky hypoglykémie naznačují přítomnost zvýšeného nitrolebního tlaku a mozkového edému . V hypoglykemickém kómatu mohou neurony a zejména mozkové endotelové buňky tvořící BBB čelit energetickému selhání . Endotelové buňky mozkových kapilár se od ostatních liší svým relativně vyšším metabolismem . Endotelové buňky mozkových kapilár mají mitochondrie ve velkém množství a obsahují relativně 500krát více enzymů Na+-K+-ATPázy než endotelové buňky pupečníku . Hypoglykémie způsobuje dysfunkci aktivních Na+-K+-ATPáz v membránách mozkových endoteliálních buněk v důsledku nedostatku energie. V důsledku této dysfunkce odcházejí draselné ionty a ionty jako sodík a vápník pronikají do mozkových endoteliálních buněk a v důsledku těchto změn dochází k cytotoxickému edému. Může tak dojít k otoku endoteliálních buněk a k rozpojení těsných spojů mezi nimi. Vazogenní edém vznikající v důsledku zvýšeného množství albuminu v důsledku zvýšené permeability může být zodpovědný za dysfunkci neuronů v případě hypoglykémie . V neposlední řadě nelze vyloučit, že hypoglykémie má škodlivé účinky na mitochondrie na úrovni axonu, což ovlivňuje produkci energie v samotném axonu, v přidružených Schwannových buňkách, v místních cévách a/nebo v perineuriálním pouzdře . Sekimoto a kol. prokázali, že hypoglykémie poškodila endoteliální ultrastrukturu mozkových tepen. Hsu a Hedley-Whyte uvedli, že těžká hypoglykémie u myší způsobila deleci ve stěnách mozkových cév. V naší studii bylo také pozorováno, že hypoglykemické kóma významně zvýšilo propustnost BBB v levé kůře, pravé kůře, mozečku a v oblastech mozkového kmene. Kromě toho absence jakékoli významné změny arteriálního krevního tlaku u potkanů během hypoglykemického kómatu naznačuje, že krevní tlak nemá na zvýšenou propustnost BBB v případě hypoglykémie žádný vliv. Bylo zjištěno, že extrakce glukózy v mozečku je dvakrát větší než v ostatních částech mozku, takže mozeček v případě hypoglykemického kómatu uchovává buněčnou energii lépe než mozková kůra . Bylo tedy zaznamenáno menší poškození BBB v mozečku ve srovnání s ostatními částmi mozku . Podobně jsme zjistili menší extravazaci Evansova modrého albuminu v mozečku ve srovnání s mozkovou kůrou. Alkohol je látka rozpustná ve vodě i v oleji a může snadno pronikat lipidovými membránami všech buněk v těle. Alkohol tedy může snadno pronikat BBB . Alkohol by mohl ovlivnit průtok krve mozkem, metabolismus glukózy v mozku, syntézu a katabolismus různých neurotransmiterů , a také ovlivňuje mnoho struktur a funkcí včetně endoteliálních buněk kapilár v centrálním nervovém systému . U alkoholiků dochází kromě strukturálních změn v mozku také k mnoha fyziologickým dysfunkcím . Účinky akutního podání alkoholu na propustnost BBB jsou však kontroverzní, existují studie, které naznačují, že alkohol nemá žádný vliv na propustnost BBB, vedle studií, které naznačují, že alkohol zvýšil propustnost BBB vůči různým stopovým látkám . Rossner a spol. prokázali, že 10 % ethanol (1-3 g/kg i.v.) krátkodobě zvýšil propustnost BBB pro Evansovu modř. Podobně Eriksson a kol. podali 20 % ethanol (2 g/kg i.v.) a pozorovali zvýšenou propustnost BBB u potkanů. Hillbom a Tervo však nepozorovali žádné zvýšení propustnosti BBB po podání 10% etanolu (5 g/kg i.m.) u potkanů. Účinky etanolu na propustnost BBB byly studovány také pomocí 14C-sukrózy u potkanů . Zjistili, že propustnost BBB se nezvýšila, když akutně podali 10 % ethanolu v dávce 4 g/kg i.m. Gulati a spol. za použití fluorescenčního sodíku jako stopovače podali 30 %, 60 % a 90 % ethanolu v dávce 0,568 mg/kg i.v. a následně zjistili, že propustnost BBB se výrazně zvýšila. Navrhli korelaci mezi koncentrací alkoholu a propustností BBB a etylalkohol o koncentraci 90 % zvýšil propustnost více než koncentrace 30 % a 60 %. Nebyla však také zaznamenána žádná změna propustnosti BBB u potkanů po podání 20% etanolu v dávce 3 g/kg i.m. . V této studii etanol podávaný v dávce koma (4 g/kg) mírně zvýšil propustnost BBB pouze u čtyř zvířat. Tento rozpor může být způsoben pohlavím zvířat, koncentrací a způsobem podání alkoholu a rozdílem mezi značkovači použitými pro zkoumání propustnosti BBB. Mechanismus účinku alkoholu na propustnost BBB mohl být objasněn. Na rozdíl od našich zjištění Haorah et al. prokázali, že alkohol způsobil deformaci integrity BBB tím, že způsobil zvýšení reaktivních typů kyslíku, aktivaci kinázy lehkého řetězce myosinu a zvýšení fosforylace lehkého řetězce myosinu a proteinů těsného spojení pomocí primární jednovrstvé kultury lidských mozkových mikrovaskulárních endoteliálních buněk. Alkohol je častou příčinou kómatu ve všech věkových kategoriích. Alkoholové kóma může být spojeno s poraněním hlavy, hypotermií a přítomností jiných léků, s nimiž může být jeho účinek aditivní. Ve většině případů kóma způsobené alkoholem poměrně rychle odezní, výjimkou je situace, kdy je přítomna jaterní insuficience . Nadměrné krátkodobé nebo dlouhodobé účinky alkoholu na zdraví NMDA receptory začínají přestávat reagovat a zpomalují oblasti mozku, za které jsou zodpovědné. K tomuto účinku přispívá aktivita, kterou alkohol vyvolává v systému kyseliny gama-aminomáselné. Je známo, že systém GABA inhibuje nervovou aktivitu v mozku. GABA by také mohla být zodpovědná za zhoršení paměti . Účinky alkoholu na propustnost BBB je třeba dále objasnit. Protože poškození BBB může vést k neurozánětu a ztrátě neuronů, může být důležité zjistit, jak BBB ovlivňuje alkoholové koma. V této studii jsme prokázali, že hypoglykemické kóma významně zvyšuje propustnost BBB, zatímco alkoholické kóma způsobuje nevýznamný katabolismus BBB. Hladina glukózy v krvi nebyla u alkoholického kómatu ovlivněna. Zdá se tedy, že hladina energie je dostatečná k udržení strukturální integrity BBB. U hypoglykemického kómatu však byla hladina glukózy v krvi velmi nízká pro zajištění nezbytné energie pro integritu BBB

.

Leave a Reply

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.