De effecten van hypoglykemie en alcoholische coma op de doorlaatbaarheid van de bloed-hersenbarrière | Kamila Moslem

DISCUSSION

Glucose is het belangrijkste substraat dat de hersenen gebruiken om energie op te wekken, en dringt de hersenen binnen door vergemakkelijkte diffusie door de BBB . Hypoglykemie als gevolg van een verlaagde plasmaglucosespiegel onder het normale bereik leidt tot disfunctionaliteiten van de hersenen. Hypoglykemie is een betrekkelijk veel voorkomende aandoening die vooral voorkomt bij diabetespatiënten die met insuline of andere hypoglykemische geneesmiddelen worden behandeld en bij insulinoompatiënten. De effecten van hypoglykemie op het CZS omvatten diverse symptomen zoals prikkelbaarheid en gebrek aan concentratie, verstoring van cognitieve functies, stuiptrekkingen en bewusteloosheid. Zelfs één hypoglykemie-episode met convulsies en/of coma kan, als deze lang en ernstig genoeg aanhoudt, permanente degeneratieve veranderingen in de hersenschors veroorzaken. Deze symptomen van hypoglykemie wijzen op de aanwezigheid van verhoogde intracraniële druk en hersenoedeem. In een hypoglycemisch coma kunnen neuronen en vooral cerebrale endotheelcellen die de BBB vormen, te kampen krijgen met energiefalen . De endotheelcellen van de hersencapillairen verschillen van de andere door hun relatief hogere metabolisme . De cerebrale capillaire endotheelcellen hebben mitochondriën in grote hoeveelheden en bevatten naar verhouding 500-maal meer Na+-K+-ATPase enzymen dan de umbilicale endotheelcellen . Hypoglycemie veroorzaakt de disfunctie van actieve Na+-K+-ATPasen in cerebrale endotheelcelmembranen als gevolg van het energietekort. Als gevolg van deze disfunctie verlaten kaliumionen de cerebrale endotheelcellen en dringen ionen als natrium en calcium binnen, waardoor cytotoxisch oedeem optreedt. Dit kan zwelling van de endotheelcellen veroorzaken en de hechte verbindingen tussen deze cellen kunnen losraken. Het vasogene oedeem, dat optreedt als gevolg van de verhoogde hoeveelheid albumine door de verhoogde permeabiliteit, kan verantwoordelijk zijn voor het disfunctioneren van neuronen in geval van hypoglykemie. Tenslotte kan niet worden uitgesloten dat hypoglykemie schadelijke effecten heeft op de mitochondriën ter hoogte van het axon, waardoor de energieproductie in het axon zelf, in de geassocieerde Schwann cellen, in de lokale bloedvaten en/of in de perineuriale schede wordt beïnvloed. Sekimoto et al. hebben aangetoond dat hypoglykemie de endotheliale ultrastructuur van cerebrale slagaders beschadigde. Hsu en Hedley-Whyte hebben gerapporteerd dat ernstige hypoglykemie bij muizen deletie veroorzaakte in cerebrale vaatwanden. In onze studie werd ook waargenomen dat, de hypoglykemie coma de BBB doorlaatbaarheid in de linker cortex, rechter cortex, cerebellum en hersenstam regio’s van de hersenen significant verhoogde. Bovendien suggereert het ontbreken van een significante verandering in de arteriële bloeddruk bij ratten tijdens de hypoglykemie-coma dat de bloeddruk geen effect heeft op de verhoogde BBB-permeabiliteit in geval van hypoglykemie. Gebleken is dat de glucose-extractie in de kleine hersenen tweemaal zo hoog is als in andere delen van de hersenen, zodat de kleine hersenen in geval van hypoglykemie de celenergie beter bewaren dan de hersenschors. Er is dus minder BBB-beschadiging in het cerebellum gerapporteerd in vergelijking met de andere delen van de hersenen. Evenzo vonden we minder Evans blauw-albumine extravasatie in het cerebellum in vergelijking met de cerebrale cortex. Alcohol is een oplosbare stof in zowel water als olie en kan gemakkelijk doordringen in de lipidemembranen van alle cellen in het lichaam. Alcohol dringt dus gemakkelijk door de BBB. Alcohol kan de bloedstroom in de hersenen beïnvloeden, het glucosemetabolisme in de hersenen, de synthese en het katabolisme van verschillende neurotransmitters, en beïnvloedt ook vele structuren en functies, waaronder de capillaire endotheelcellen in het centrale zenuwstelsel. Bij alcoholisten treden naast de structurele veranderingen in de hersenen ook vele fysiologische disfuncties op. De effecten van acute toediening van alcohol op de BBB-permeabiliteit zijn echter controversieel: er zijn studies die suggereren dat alcohol geen effect heeft op de BBB-permeabiliteit, naast studies die aantonen dat alcohol de BBB-permeabiliteit tegen de verschillende tracers heeft verhoogd. Rossner e.a. hebben aangetoond dat 10% ethanol (1-3 g/kg i.v.) de Evans blauw permeabiliteit van de BBB op korte termijn verhoogde. Evenzo hebben Eriksson et al. 20% ethanol (2 g/kg i.p.) toegediend en een verhoogde BBB-permeabiliteit bij ratten waargenomen. Hillbom en Tervo hebben echter geen toename van de BBB-permeabiliteit waargenomen na toediening van 10% ethanol (5 g/kg i.p.) bij ratten. Effecten van ethanol op de BBB-permeabiliteit zijn ook bestudeerd door gebruik te maken van 14C-sucrose tracer bij ratten. Zij ontdekten dat de BBB-permeabiliteit niet toenam toen zij acuut 10% ethanol 4 g/kg i.p. toedienden. Gulati e.a., die natriumfluorescentie als tracer gebruikten, injecteerden ethylalcohol van 30%, 60% en 90% met 0,568 mg/kg i.v. en ontdekten bijgevolg dat de BBB-permeabiliteit aanzienlijk was toegenomen. Zij stelden een correlatie vast tussen de alcoholconcentratie en de BBB-permeabiliteit, en ethylalcohol van 90% heeft de permeabiliteit sterker doen toenemen dan de concentraties van 30% en 60%. Er is echter ook geen verandering in de BBB-permeabiliteit bij ratten gerapporteerd na toediening van 20% ethanol als 3 g/kg i.p. . In de huidige studie verhoogde ethanol toegediend in de coma-dosis (4 g/kg) de BBB-permeabiliteit in slechts vier dieren licht. Deze discrepantie kan worden toegeschreven aan het geslacht van de dieren, de concentratie en het toedieningspatroon van alcohol en het verschil tussen de tracers die voor het onderzoek van de BBB-permeabiliteit werden gebruikt. Het mechanisme van het effect van alcohol op de BBB-permeabiliteit had kunnen worden opgehelderd. In tegenstelling tot onze bevindingen hebben Haorah et al. aangetoond dat alcohol de integriteit van de BBB vervormt door de toename van reactieve zuurstofsoorten, de activering van myosine-lichtketen kinase en de toename van de fosforylering van myosine-lichtketen en tight connection-eiwitten te veroorzaken met behulp van primaire monolayer humane microvasculaire endotheelcelcultuur voor de hersenen. Alcohol is een veel voorkomende oorzaak van coma in alle leeftijdsgroepen. Alcoholisch coma kan gepaard gaan met hoofdverwondingen, hypothermie en de aanwezigheid van andere drugs waarmee de werking kan worden versterkt. In de meeste gevallen zal een door alcohol veroorzaakt coma betrekkelijk snel verdwijnen, behalve wanneer er sprake is van leverinsufficiëntie. Overmatige alcohol op korte of lange termijn gezondheidseffecten NMDA-receptoren beginnen ongevoelig te worden, waardoor gebieden in de hersenen waar zij verantwoordelijk voor zijn, trager gaan werken. Dit effect wordt mede in de hand gewerkt door de activiteit die alcohol in het gamma-aminoboterzuursysteem teweegbrengt. Van het GABA-systeem is bekend dat het de neurale activiteit in de hersenen remt. GABA zou ook verantwoordelijk kunnen zijn voor de geheugenstoornis. De effecten van alcohol op de BBB-permeabiliteit moeten verder worden opgehelderd. Aangezien BBB schade kan leiden tot neuroinflammatie en neuronaal verlies, kan het belangrijk zijn om vast te stellen hoe BBB beïnvloed wordt door alcoholisch coma. In deze studie hebben we aangetoond dat hypoglykemische coma de BBB-permeabiliteit aanzienlijk verhoogt, terwijl alcoholische coma een onbeduidende katabolisme van de BBB veroorzaakt. De bloedglucosespiegel werd niet beïnvloed bij alcoholcoma. Daarom lijkt het energieniveau voldoende te zijn om de structurele integriteit van de BBB te handhaven. Echter, in hypoglycemische coma was de bloedglucosespiegel erg laag om de essentiële energie voor BBB integriteit te leveren.

Laat een antwoord achter

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.