Hypoglykemian ja alkoholikooman vaikutukset veri-aivoesteen läpäisevyyteen | Kamila Moslem

KESKUSTELU

Glukoosi on tärkein substraatti, jota aivot käyttävät energian tuottamiseen ja joka tunkeutuu aivoihin helpottamalla diffuusiota BBB:n läpi . Hypoglykemia, joka johtuu plasman glukoosipitoisuuden alenemisesta alle normaaliarvon, johtaa aivojen toimintahäiriöihin . Hypoglykemia on suhteellisen yleinen tila, joka vaikuttaa ensisijaisesti insuliinilla tai muilla hypoglykemialääkkeillä hoidettaviin diabeetikoihin ja insulinoomapotilaisiin. Hypoglykemian vaikutuksia keskushermostoon ovat erilaiset oireet, kuten ärtyneisyys ja keskittymiskyvyn puute, kognitiivisten toimintojen häiriöt, kouristukset ja tajuttomuus. Jopa yksittäinen hypoglykemiakohtaus, johon liittyy kouristuksia ja/tai kooma, voi pitkittyessään ja ollessaan riittävän vakava aiheuttaa pysyviä rappeuttavia muutoksia aivokuoressa. Nämä hypoglykemian oireet viittaavat kohonneeseen kallonsisäiseen paineeseen ja aivoturvotukseen . Hypoglykemiallisessa koomassa neuronit ja erityisesti BBB:n muodostavat aivojen endoteelisolut voivat joutua energiavajeeseen . Aivojen kapillaarien endoteelisolut eroavat muista suhteellisen korkeamman aineenvaihduntansa ansiosta . Aivokapillaarien endoteelisoluissa on runsaasti mitokondrioita, ja niissä on verrattain 500-kertaisesti enemmän Na+-K+-ATPaasi-entsyymejä kuin umpisolujen endoteelisoluissa . Hypoglykemia aiheuttaa aivojen endoteelisolujen kalvojen aktiivisten Na+-K+-ATPaasien toimintahäiriöitä energiavajeen vuoksi. Tämän toimintahäiriön vuoksi kaliumionit poistuvat ja ionit, kuten natrium ja kalsium, tunkeutuvat aivojen endoteelisoluihin ja näiden muutosten seurauksena syntyy sytotoksinen turvotus. Näin se voi aiheuttaa endoteelisolujen turvotusta ja niiden väliset tiiviit yhteydet voivat irrota. Lisääntyneestä läpäisevyydestä johtuvan kohonneen albumiinimäärän seurauksena syntyvä vasogeeninen turvotus voi olla vastuussa hermosolujen toimintahäiriöstä hypoglykemian yhteydessä. Lopuksi ei voida sulkea pois sitä mahdollisuutta, että hypoglykemia vaikuttaa haitallisesti mitokondrioihin aksonin tasolla, mikä vaikuttaa energiantuotantoon itse aksonissa, siihen liittyvissä Schwannin soluissa, paikallisissa verisuonissa ja/tai perineuriaalisessa vaipassa . Sekimoto ym. ovat osoittaneet, että hypoglykemia vaurioitti aivovaltimoiden endoteelin ultrastruktuuria. Hsu ja Hedley-Whyte ovat raportoineet, että vakava hypoglykemia hiirillä aiheutti poistumia aivoverisuonten seinämissä. Tutkimuksessamme on myös havaittu, että hypoglykemiakooma lisäsi merkittävästi BBB-läpäisevyyttä aivojen vasemmalla aivokuorella, oikealla aivokuorella, pikkuaivoissa ja aivorungon alueilla. Lisäksi se, että rottien valtimoverenpaineessa ei tapahtunut merkittävää muutosta hypoglykemian kooman aikana, viittaa siihen, että verenpaineella ei ole vaikutusta lisääntyneeseen BBB-läpäisevyyteen hypoglykemian yhteydessä. On todettu, että pikkuaivojen glukoosin uutto on kaksi kertaa suurempi kuin muiden aivojen osien, joten pikkuaivot säilyttävät soluenergiaa paremmin kuin aivokuori hypoglykeemisen kooman yhteydessä. Näin ollen pikkuaivoissa on raportoitu vähemmän BBB-vaurioita verrattuna muihin aivojen osiin . Vastaavasti pikkuaivoissa havaittiin vähemmän Evansin sinialbumiinin ekstravasaatiota verrattuna aivokuoreen. Alkoholi on sekä veteen että öljyyn liukeneva aine, ja se läpäisee helposti kaikkien elimistön solujen lipidikalvot. Näin ollen alkoholi voi helposti läpäistä BBB:n. Alkoholi voi vaikuttaa aivojen verenkiertoon, aivojen glukoosiaineenvaihduntaan, erilaisten välittäjäaineiden synteesiin ja kataboliaan , ja se vaikuttaa myös moniin rakenteisiin ja toimintoihin, mukaan lukien keskushermoston kapillaarien endoteelisoluihin . Alkoholisteilla esiintyy aivojen rakenteellisten muutosten lisäksi myös monia fysiologisia toimintahäiriöitä . Akuutin alkoholin antamisen vaikutukset BBB:n läpäisevyyteen ovat kuitenkin kiistanalaisia, sillä on tutkimuksia, joiden mukaan alkoholilla ei ole vaikutusta BBB:n läpäisevyyteen, ja tutkimuksia, joiden mukaan alkoholi on lisännyt BBB:n läpäisevyyttä eri merkkiaineita vastaan. Rossner ym. ovat osoittaneet, että 10-prosenttinen etanoli (1-3 g/kg i.v.) lisäsi Evansin sinisen läpäisevyyttä BBB:ssä lyhyellä aikavälillä. Samoin Eriksson et al. ovat antaneet 20 % etanolia (2 g/kg i.p.) ja havainneet lisääntynyttä BBB:n läpäisevyyttä rotilla. Hillbom ja Tervo eivät kuitenkaan havainneet BBB:n läpäisevyyden lisääntymistä 10 % etanolin (5 g/kg i.p.) antamisen jälkeen rotilla. Etanolin vaikutuksia BBB:n läpäisevyyteen on tutkittu myös käyttämällä 14C-sukroosin merkkiainetta rotilla . He havaitsivat, että BBB:n läpäisevyys ei lisääntynyt, kun he antoivat akuutisti 10 % etanolia 4 g/kg i.p. Gulati ym. käyttivät merkkiaineena natriumfluoresenssia ja ruiskuttivat 30 %, 60 % ja 90 % etyylialkoholia 0,568 mg/kg i.v. ja havaitsivat, että BBB:n läpäisevyys oli lisääntynyt merkittävästi. He ehdottivat korrelaatiota alkoholipitoisuuden ja BBB:n läpäisevyyden välillä, ja 90-prosenttinen etyylialkoholi on lisännyt läpäisevyyttä enemmän kuin 30- ja 60-prosenttiset pitoisuudet. BBB:n läpäisevyyden ei kuitenkaan ole raportoitu muuttuneen rotilla myöskään sen jälkeen, kun 20-prosenttista etanolia annettiin 3 g/kg i.p. . Tässä tutkimuksessa kooma-annoksella (4 g/kg) annettu etanoli lisäsi hieman BBB:n läpäisevyyttä vain neljällä eläimellä. Tämä ero voi johtua eläinten sukupuolesta, alkoholin pitoisuudesta ja antotavasta sekä BBB:n läpäisevyyden tutkimiseen käytettyjen merkkiaineiden välisestä erosta. Alkoholin vaikutusmekanismia BBB:n läpäisevyyteen olisi voitu selventää. Toisin kuin havaintomme, Haorah et al. ovat osoittaneet, että alkoholi aiheutti BBB:n eheyden muodonmuutoksen aiheuttamalla reaktiivisten happityyppien lisääntymistä, myosiinikevyen ketjun kinaasin aktivoitumista ja myosiinikevyen ketjun ja tiukkojen liitosproteiinien fosforiloitumisen lisääntymistä käyttämällä primaarista ihmisen aivojen mikrovaskulaarista endoteelisoluviljelmää. Alkoholi on yleinen kooman syy kaikissa ikäryhmissä. Alkoholikoomaan voi liittyä päävammoja, hypotermiaa ja muita lääkkeitä, joiden kanssa sen vaikutus voi olla additiivinen. Useimmissa tapauksissa alkoholin aiheuttama kooma häviää suhteellisen nopeasti, poikkeuksena maksan vajaatoiminta. Liiallisen alkoholin lyhyt- tai pitkäaikaiset terveysvaikutukset NMDA-reseptorit alkavat muuttua reagoimattomiksi, jolloin niiden vastuulla olevat aivojen alueet hidastuvat. Tähän vaikutukseen vaikuttaa osaltaan toiminta, jota alkoholi aiheuttaa gamma-aminovoihappojärjestelmässä. GABA-järjestelmän tiedetään estävän aivojen hermotoimintaa. GABA saattaa myös olla vastuussa muistin heikkenemisestä . Alkoholin vaikutuksia BBB:n läpäisevyyteen on selvitettävä tarkemmin. Koska BBB-vaurio voi johtaa neuroinflammaatioon ja hermosolujen menetykseen, voi olla tärkeää selvittää, miten alkoholikooma vaikuttaa BBB:hen. Tässä tutkimuksessa olemme osoittaneet, että hypoglykeeminen kooma lisää merkittävästi BBB:n läpäisevyyttä, kun taas alkoholikooma aiheuttaa merkityksetöntä BBB:n kataboliaa. Alkoholikooma ei vaikuttanut veren glukoosipitoisuuteen. Näin ollen energiataso näyttää olevan riittävä ylläpitämään BBB:n rakenteellista eheyttä. Hypoglykeemisessä koomassa veren glukoositaso oli kuitenkin hyvin alhainen, jotta BBB:n eheyden kannalta välttämätön energia saataisiin aikaan.

Jätä vastaus

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.