Какви антибиотици проникват през кръвно-мозъчната бариера. Кръвно-мозъчна бариера - метаболитна безопасност. Интракраниални гнойно-септични усложнения

Лекарства, описани в тази директория, които проникват през кръвно-мозъчната бариера: антимикробен агент (антибиотик) нифурател (търговско наименование на лекарството Macmiror) и редица други.

Не прониквайте: антибактериално средство (антибиотик) амоксицилин ( търговски имена: Amoxicillin, Amoxicillin, Amoxicillin капсули 0,25 g, Amoxicillin Watham, Amoxicillin DS, Amoxicillin sodium sterile, Amoxicillin Sandoz, Amoxicillin-ratiopharm, Amoxicillin-ratiopharm 250 TC, Amoxicillin прах за суспензия 5 g, Amoxicillin таблетки, Amoxicillin три хидрат, амоксицилин трихидрат ( Purimox), Amosin Gonoform, Gramox-D, Grunamox, Danemox, Ospamox, Flemoxin Solutab, Hiconcil, Ecobol) и др.

Когато нервната клетка е раздразнена, пропускливостта на клетъчната мембрана се увеличава, в резултат на което натриевите йони започват да проникват във влакното. Пристигането на положително заредени натриеви йони намалява електроотрицателността от вътрешната страна на мембраната и потенциалната разлика през мембраната намалява. Намаляването на мембранния потенциал в покой се нарича мембранна деполяризация. Ако стимулацията е достатъчно силна, тогава промяната в мембранния потенциал достига прагова стойност, така нареченото критично ниво на деполяризация, което води до потенциал за действие. Развитието на потенциала на действие се предизвиква от йонни токове. В момента, когато се регистрира пикът на потенциала на действие, настъпва лавинообразно навлизане на натриеви йони през натриевите канали на мембраната в нервното влакно. Ето защо вътрешна странамембраната временно се зарежда положително. Почти едновременно с това започва бавно увеличаване на пропускливостта за калиеви йони, напускащи клетката.Високата натриева пропускливост е много краткотрайна - трае само част от милисекунди, след което вратите на натриевия канал се затварят. В този момент калиевата пропускливост достига висока стойност. Калиевите йони се втурват навън По време на процеса на възстановяване след потенциал на действие, работата на натриево-калиевата помпа гарантира, че натриевите йони се „изпомпват“ и калиевите йони се „изпомпват“ навътре, т.е. връщане към първоначалната асиметрия на техните концентрации от двете страни на мембраната, което води до възстановяване на първоначалното ниво на поляризация на мембраната (потенциал на покой).Когато стимул действа върху нерв, т.нар. се спазва законът за нищо": или потенциалът за действие изобщо не възниква - реакцията "нищо" (ако дразненето е подпрагово), или се развива максималната амплитуда на потенциала за дадените условия - реакцията "Всички" (ако дразненето е над прага.) По време на развитието на потенциала на действие мембраната напълно губи възбудимост, т.е. няма дразнене през този период. може да предизвика развитие на нов потенциал за действие. Това състояние на пълна невъзбудимост се нарича абсолютна рефрактерност. Както беше посочено по-горе, развитието на потенциал за действие е свързано с повишаване на пропускливостта на мембраната за натриеви йони. По време на развитието на потенциала за действие мембраната се инактивира за кратко време, т.е. губи способността си да реагира на всякакви влияния с ново повишаване на натриевия пермеабилитет. Инактивирането на мембраната елиминира възможността повторно развитиепотенциал за действие. След периода на абсолютна рефрактерност следва период на относителна рефрактерност с t и, когато възбудимата формация е способна да реагира с възбуждане (развитие на потенциал за действие) само на много силно дразнене. Постепенно възбудимостта се възстановява до нормални нива. Свойството refractory™ осигурява по-специално едностранно провеждане на импулса по нервното влакно. Продължителността на рефрактерния период определя важна характеристика на възбудимата формация (нервни влакна, нервни и мускулни клетки) - лабилност (Н. Е. Введенски). Лабилността на възбудимата формация може да се характеризира с максималния брой импулси (потенциали на действие), които тя може да възпроизведе за 1 s. Колкото по-кратък е рефрактерният период, толкова по-висока е лабилността.

9. A. Невротрансмитери и неврохормони Нервните клетки контролират функциите на тялото с помощта на химични сигнални вещества, невротрансмитери и неврохормони. Невротрансмитерите са краткотрайни вещества с локално действие; те се освобождават в синаптичната цепнатина и предават сигнал на съседните клетки. Неврохормоните са дълготрайни вещества с дълъг обсег, които влизат в кръвта. Въпреки това, границата между двете групи е доста произволна, тъй като повечето от медиаторите едновременно действат като хормони. Сигналните вещества - невротрансмитерите (или невромодулаторите) трябва да отговарят на редица критерии. На първо място, те трябва да бъдат произведени от неврони и съхранявани в синапси; при получаване на нервен импулс те трябва да бъдат освободени в синаптичната цепнатина, селективно да се свържат със специфичен рецептор на постсинаптичната мембрана на друг неврон или мускулна клетка, стимулирайки тези клетки да изпълняват специфичните си функции. б. Химическа структураот химични свойстваневротрансмитерите се делят на няколко групи. Таблицата в диаграмата показва най-важните представители на невротрансмитерите - повече от 50 съединения. Най-известният и най-често срещан невротрансмитер е ацетилхолинът, естер на холин и оцетна киселина. Невротрансмитерите включват някои аминокиселини, както и биогенни амини, образувани по време на декарбоксилирането на аминокиселини (виж фиг. 183). Известни пуринови невротрансмитери са производни на аденин. Най-голямата група се състои от пептиди и протеини. Малките пептиди често носят в N-края остатък от глутаминова киселина под формата на цикличен пироглутамат (5-оксопролин; еднобуквен код:

10. Аминокиселините играят важна роля в метаболизма и функционирането на централната нервна система. Това се обяснява не само с изключителната роля на аминокиселините като източници на синтеза на голям брой биологично важни съединения, като протеини, пептиди, някои липиди, редица хормони, витамини и биологично активни амини. Аминокиселините и техните производни участват в синаптичната трансмисия, в осъществяването на междуневронните връзки като невротрансмитери и невромодулатори. Тяхното енергийно значение също е значително, тъй като аминокиселините от глутаминовата група са пряко свързани с цикъла на трикарбоксилните киселини. Обобщавайки данните за метаболизма на свободните аминокиселини в мозъка, можем да направим следните изводи:
1. По-голяма способност на нервната тъкан да поддържа относително постоянство на нивата на аминокиселините.
2. Съдържанието на свободни аминокиселини в мозъка е 8-10 пъти по-високо, отколкото в кръвната плазма.
3. Наличието на висок градиент на концентрация на аминокиселини между кръвта и мозъка поради селективен активен транспорт през ВВВ.
4. Високо съдържание на глутамат, глутамин, аспарагинова, N-ацетиласпаргинова киселини и GABA. Те съставляват 75% от свободните аминокиселини в мозъка.
5. Изразена регионалност на съдържанието на аминокиселини в различни части на мозъка.
6. Наличие на разделени аминокиселинни групи в различни субклетъчни структури нервни клетки.
7. Ароматните аминокиселини са от особено значение като прекурсори на катехоламини и серотонин.

12. ХАРАКТЕРИСТИКИ НА МЕТАБОЛИЗМА НА НЕРВНАТА ТЪКАН Дишане Мозъкът представлява 2–3% от телесното тегло. В същото време консумацията на кислород от мозъка в състояние на физическа почивка достига 20-25% от общата консумация на цялото тяло, а при деца под 4 години мозъкът консумира дори 50% от кислорода, използван от цялото тяло. Размерът на потреблението на мозъка на различни вещества от кръвта, включително кислород, може да се съди по артериовенозната разлика. Установено е, че при преминаването си през мозъка кръвта губи около 8 об.% кислород. За 1 минута има 53–54 ml кръв на 100 g мозъчна тъкан. Следователно 100 g от мозъка консумират 3,7 ml кислород за 1 минута, а целият мозък (1500 g) консумира 55,5 ml кислород. Газообменът на мозъка е много по-висок от газообмена на други тъкани; по-специално той надвишава газообмена на мускулната тъкан почти 20 пъти. Интензивността на дишането е различна за различните области на мозъка. Например скоростта на дишане на бялото вещество е 2 пъти по-ниска от тази на сивото вещество (въпреки че в бялото вещество има по-малко клетки). Клетките на мозъчната кора и малкия мозък консумират кислород особено интензивно. Усвояването на кислород от мозъка е значително по-малко по време на анестезия. Напротив, интензивността на мозъчното дишане се увеличава с увеличаване на функционалната активност.

Не е тайна, че тялото трябва да поддържа постоянството на своите вътрешна среда, или хомеостаза, изразходвайки енергия за това, иначе няма да се различава от неживата природа. Така кожата защитава тялото ни от външния свят на ниво органи.

Но се оказва, че други бариери, които се образуват между кръвта и определени тъкани, също са важни. Те се наричат ​​хистохематични. Тези бариери са необходими по различни причини. Понякога е необходимо механично да се ограничи проникването на кръв в тъканите. Примери за такива бариери са:

• кръвно-ставна бариера - между кръвта и ставните повърхности;

• кръвно-офталмологична бариера - между кръвта и светлопроводимите среди на очната ябълка.

Всеки знае от собствен опит, че при рязане на месо е ясно, че повърхността на ставите винаги е лишена от контакт с кръв. Ако кръвта тече в ставната кухина (хемартроза), това допринася за нейното свръхрастеж или анкилоза. Ясно е защо е необходима кръвно-офталмологична бариера: вътре в окото има прозрачни среди, напр. стъкловидно тяло. Неговата задача е да абсорбира преминаващата светлина възможно най-малко. Ако няма тази бариера, тогава кръвта ще проникне в стъкловидното тяло и ние ще бъдем лишени от способността да виждаме.

Какво е BBB?

Една от най-интересните и загадъчни хистохематични бариери е кръвно-мозъчната бариера или бариерата между капилярната кръв и невроните на централната нервна система. Казано на съвременен, информационен език, съществува напълно „сигурна връзка“ между капилярите и веществото на мозъка.

Значението на кръвно-мозъчната бариера (съкращение - BBB) е, че невроните не влизат в пряк контакт с капилярната мрежа, а взаимодействат със захранващите капиляри чрез "посредници". Тези медиатори са астроцити или невроглиални клетки.

Невроглията е спомагателна тъкан на централната нервна система, която изпълнява много функции, като поддържащи, поддържащи неврони и трофични, подхранващи ги. IN в такъв случай, астроцитите директно вземат от капиляра всичко необходимо на невроните и го предават на тях. В същото време контролират в мозъка да не попаднат вредни и чужди вещества.

По този начин не само различни токсини, но и много лекарства не преминават през кръвно-мозъчната бариера и това е обект на изследване в съвременната медицина, тъй като всеки ден броят на лекарствата, които са регистрирани за лечение на мозъчни заболявания, като както и антибактериални и антивирусни лекарства, нараства.

Малко история

Известният лекар и микробиолог Пол Ерлих стана световна знаменитост благодарение на изобретяването на салварсан или лекарство № 606, което стана първото, макар и токсично, но ефективно лекарство за лечение на хроничен сифилис. Това лекарство съдържа арсен.

Но Ерлих експериментира много и с багрила. Той беше сигурен, че както багрилото се залепва плътно за тъканта (индиго, лилаво, кармин), така ще залепне и за патогенен микроорганизъм, щом се открие такова вещество. Разбира се, той трябва не само да е здраво фиксиран към микробната клетка, но и да е смъртоносен за микробите. Несъмнено фактът, че той се ожени за дъщерята на известен и богат текстилен производител, „наля масло в огъня“.

И Ерлих започва да експериментира с различни и много отровни багрила: анилин и трипан.

Чрез дисекция на лабораторни животни той се убеди, че боята прониква във всички органи и тъкани, но не успява да дифузира (проникне) в мозъка, който остава блед.

Първоначално заключенията му бяха неверни: той предположи, че багрилото просто не оцветява мозъка, защото съдържа много мазнини и отблъсква багрилото.

И тогава откритията, предшестващи откриването на кръвно-мозъчната бариера, заваляха като от рог на изобилието и самата идея постепенно започна да се оформя в главите на учените. Следните експерименти бяха от голямо значение:

• ако багрилото се инжектира интравенозно, максимумът, който може да оцвети, е хороидалните хороидни плексуси на вентрикулите на мозъка. Тогава „пътят е затворен” за него;

• ако боята е била насилствено инжектирана в цереброспиналната течност чрез извършване на лумбална пункция, мозъкът е бил оцветен. Багрилото обаче не излиза „навън“ от цереброспиналната течност и останалите тъкани остават безцветни.

След това беше напълно логично да се предположи, че цереброспиналната течност е течност, която се намира „от другата страна“ на бариерата, чиято основна задача е да защитава централната нервна система.

Терминът BBB се появява за първи път през 1900 г., преди сто и шестнадесет години. На английски медицинска литературатя се нарича „кръвно-мозъчна бариера“, а на руски името се вкорени под формата на „кръвно-мозъчна бариера“.

Впоследствие това явление е проучено достатъчно подробно. Преди Втората световна война се появиха доказателства, че има кръвно-мозъчна и кръвно-ликворна бариера, а има и хематоневрална разновидност, която не е в централната нервна система, а се намира в периферните нерви.

Устройство и функции на преградата

Нашият живот зависи от непрекъснатата работа на кръвно-мозъчната бариера. В края на краищата нашият мозък консумира една пета от общото количество кислород и глюкоза и в същото време теглото му не е 20% от общото телесно тегло, а около 2%, тоест консумацията на мозъка на хранителни вещества и кислород е 10 пъти над средното аритметично.

За разлика например от чернодробните клетки, мозъкът работи само „на кислород“, а аеробната гликолиза е единствената възможен вариантсъществуването на всички неврони без изключение. Ако доставката на неврони спре в рамките на 10-12 секунди, човекът губи съзнание и след спиране на кръвообращението се намира в състояние клинична смърт, шансове за пълно възстановяванемозъчните функции съществуват само 5-6 минути.

Това време се увеличава при силно охлаждане на тялото, но с нормална температуратялото, окончателната смърт на мозъка настъпва след 8-10 минути, така че само интензивната активност на BBB ни позволява да бъдем „във форма“.

Известно е, че много неврологични заболявания се развиват само поради факта, че пропускливостта на кръвно-мозъчната бариера е нарушена в посока на нейното увеличаване.

Няма да навлизаме в подробности за хистологията и биохимията на структурите, изграждащи бариерата. Нека само да отбележим, че структурата на кръвно-мозъчната бариера включва специална структура от капиляри. Известни са следните характеристики, които водят до появата на бариера:

• плътни връзки между ендотелните клетки, покриващи капилярите отвътре.

В други органи и тъкани капилярният ендотел е направен "небрежно" и има големи празнини между клетките, през които има свободен обмен на тъканна течност с периваскуларното пространство. Там, където капилярите образуват кръвно-мозъчната бариера, ендотелните клетки са разположени много плътно и плътността не е нарушена;

• енергийни станции - митохондриите в капилярите надвишават физиологичната нужда от тези на други места, тъй като кръвно-мозъчната бариера изисква големи количества енергия;

• височината на ендотелните клетки е значително по-ниска, отколкото в съдовете на други локализации, а броят на транспортните ензими в клетъчната цитоплазма е много по-висок. Това ни позволява да отдадем голяма роля на трансмембранния цитоплазмен транспорт;

• съдовият ендотел в своята дълбочина съдържа плътна, скелетно образуваща базална мембрана, към която процесите на астроцитите са външно съседни;

В допълнение към характеристиките на ендотела, извън капилярите има специални спомагателни клетки - перицити. Какво е перицит? Това е клетка, която може да регулира лумена на капиляра отвън и, ако е необходимо, може да има функциите на макрофаг за улавяне и унищожаване на вредни клетки.

Следователно, преди да достигнем до невроните, можем да отбележим две линии на защита на кръвно-мозъчната бариера: Първият е плътните връзки на ендотелните клетки и активния транспорт, а вторият е макрофагалната активност на перицитите.

Освен това кръвно-мозъчната бариера включва голям бройастроцити, които изграждат най-голяма масатази хистохематична бариера. Това са малки клетки, които обграждат невроните и по дефиниция на тяхната роля могат да правят „почти всичко“.

Те непрекъснато обменят вещества с ендотела, контролират безопасността на плътните връзки, активността на перицитите и лумена на капилярите. Освен това мозъкът се нуждае от холестерол, но той не може да проникне от кръвта в цереброспиналната течност или да премине през кръвно-мозъчната бариера. Следователно астроцитите поемат неговия синтез, в допълнение към основните функции.

Между другото, един от факторите в патогенезата на множествената склероза е нарушената миелинизация на дендритите и аксоните. А за образуването на миелин е необходим холестерол. Следователно се установява ролята на дисфункцията на BBB в развитието на демиелинизиращи заболявания и в напоследъксе изучава.

Където няма бариери

Има ли такива места в центр нервна система, където няма кръвно-мозъчна бариера? Изглежда невъзможно: толкова много усилия са положени за създаване на няколко нива на защита от външни вредни вещества. Но се оказва, че на някои места BBB не представлява нито една „стена“ на защита, а има дупки в нея. Те са необходими за онези вещества, които се произвеждат от мозъка и се изпращат към периферията като команди: това са хормоните на хипофизата. Следователно има свободни зони, точно в зоната на хипофизната жлеза и епифизата. Те съществуват, за да позволят на хормоните и невротрансмитерите да преминават свободно в кръвта.

Има друга зона, свободна от BBB, която се намира в областта на ромбовидната ямка или дъното на 4-та камера на мозъка. Там се намира центърът за повръщане. Известно е, че повръщането може да възникне не само поради механично дразнене на задната стена на фаринкса, но и при наличие на токсини, които са влезли в кръвта. Следователно в тази област има специални неврони, които постоянно „следят“ качеството на кръвта за наличието на вредни вещества.

Веднага щом концентрацията им достигне определена стойност, тези неврони се активират, причинявайки усещане за гадене и след това повръщане. За да бъдем честни, трябва да се каже, че повръщането не винаги е свързано с концентрацията на вредни вещества. Понякога, при значително повишаване на вътречерепното налягане (с хидроцефалия, менингит), центърът за повръщане се активира поради директно свръхналягане по време на развитието на синдрома

Според дефиницията на Стърн, кръвно-мозъчната бариера (КМБ) е съвкупност от физиологични механизми и съответните анатомични образувания в централната нервна система, участващи в регулирането на състава на цереброспиналната течност (ЦСТ). Това определение е от книгата на Покровски и Коротко „Физиология на човека“.

Кръвно-мозъчната бариера регулира проникването на биологично активни вещества, метаболити, химикали, които засягат чувствителните структури на мозъка, от кръвта в мозъка и предотвратява навлизането на чужди вещества, микроорганизми и токсини в мозъка.
В идеите за кръвно-мозъчната бариера се подчертават следните основни положения:
1) проникването на вещества в мозъка става главно не през ликьорните пътища, а през кръвоносната система на ниво капилярна нервна клетка;
2) кръвно-мозъчната бариера в по-голяма степен не е анатомична формация, а функционална концепция, която характеризира определен физиологичен механизъм. Както всеки физиологичен механизъм, съществуващ в тялото, кръвно-мозъчната бариера е под регулаторното влияние на нервната и хуморалната система;
3) сред факторите, които контролират кръвно-мозъчната бариера, водещото е нивото на активност и метаболизма на нервната тъкан.
Основната функция, характеризираща кръвно-мозъчната бариера, е пропускливостта на клетъчната стена. Необходимото ниво на физиологична пропускливост, адекватно на функционалното състояние на организма, определя динамиката на навлизане на физиологично активни вещества в нервните клетки на мозъка.
Пропускливостта на кръвно-мозъчната бариера зависи от функционалното състояние на организма, съдържанието на медиатори, хормони и йони в кръвта. Увеличаването на концентрацията им в кръвта води до намаляване на пропускливостта на кръвно-мозъчната бариера за тези вещества.

Хистологична структура

Функционалната схема на кръвно-мозъчната бариера включва, наред с хистохематичната бариера, невроглията и системата от пространства на цереброспиналната течност. Хистохематичната бариера има двойна функция: регулаторна и защитна. Регулаторната функция осигурява относителното постоянство на физичните и физикохимичните свойства, химичния състав и физиологичната активност на междуклетъчната среда на органа в зависимост от неговото функционално състояние. Защитната функция на хистохематичната бариера е да предпазва органите от навлизане на чужди или токсични вещества от ендо- и екзогенен характер.
Водещият компонент на кръвно-мозъчната бариера, който осигурява нейните функции, е стената на мозъчния капиляр. Има два механизма за проникване на вещество в мозъчните клетки:
- през цереброспиналната течност, която служи като междинна връзка между кръвта и нервната или глиалната клетка, която изпълнява хранителна функция (т.нар. път на цереброспиналната течност)
- през капилярната стена.
При възрастен организъм основният път на движение на веществата в нервните клетки е хематогенен (през стените на капилярите); пътят на алкохола става спомагателен, допълнителен.

Морфологичният субстрат на BBB са анатомичните елементи, разположени между кръвта и нервните клетки (така наречените междуендотелни контакти, обгръщащи клетката под формата на стегнат пръстен и предотвратяващи проникването на вещества от капилярите). Процесите на глиалните клетки (крайните крака на астроцитите), заобикалящи капиляра, стягат стената му, което намалява повърхността на филтриране на капиляра и предотвратява дифузията на макромолекулите. Според други идеи глиалните процеси са канали, способни селективно да извличат от кръвния поток вещества, необходими за подхранване на нервните клетки и връщане на техните метаболитни продукти в кръвта. Така наречената ензимна бариера е важна за функцията на BBB. В стените на микросъдовете на мозъка, заобикалящата строма на съединителната тъкан, както и в хороидния сплит, са открити ензими, които помагат за неутрализиране и унищожаване на вещества, идващи от кръвта. Разпределението на тези ензими е неравномерно в капилярите на различните мозъчни структури, тяхната активност се променя с възрастта и при патологични състояния.

Функциониране на BBB

Функционирането на BBB се основава на процесите на диализа, ултрафилтрация, осмоза, както и промени в електрическите свойства, разтворимостта на липидите, тъканния афинитет или метаболитната активност на клетъчните елементи. Важно значение се придава на функционирането на ензимната бариера, например в стените на микросъдовете на мозъка и околната съединителнотъканна строма (кръвно-мозъчна бариера) - установена е висока активност на ензимите - холинестераза, карбоанхидраза, DOPA декарбоксилаза и др. Тези ензими, разграждайки някои биологично активни вещества, предотвратяват проникването им в мозъка.
Водоразтворимите молекули не могат да дифундират свободно между кръвта и CSF поради непроницаемите плътно свързани връзки между епителните клетки на хороидния плексус; вместо това епителните клетки транспортират определени молекули от едната страна на бариерата до другата. След като молекулите навлязат в CSF, те дифундират през пропускливия епителен слой и достигат интерстициалната течност, заобикаляща невроните и глиалните клетки.
1. Ендотелна клетка
2.Тяга връзка
3. Мозъчен капиляр
4. Неврон
5.Глюкоза
6. Интерстициална течност
7. Глиална клетка
8.Епендимален слой

1. Хориоиден сплит, епителна клетка
2.Капилярна
3.Тяга връзка
4.Епендимален слой

Епителните клетки транспортират определени молекули от капилярите във вентрикулите на мозъка. Потокът от йони, преминаващи през BBB (кръв-CSF), се регулира от няколко механизма в хороидния плексус:
1. Кръвоносен съд (плазма)
2. Базолатерална (инферолатерална) повърхност
3. Епителна клетка на хороидния плексус
4.Твърд съединител
5. Вентрикули
6. Апикална (горна) повърхност
7.CSF във вентрикула
8.Йонен обмен

Водните молекули в епителните клетки се дисоциират на водородни йони и хидроксилни йони. Хидроксилните йони се свързват с въглероден диоксид, който е продукт на клетъчния метаболизъм. На повърхността на базолатералните клетки водородните йони се обменят с извънклетъчни натриеви йони от плазмата. Във вентрикулите на мозъка натриевите йони се транспортират активно през апикалната повърхност на клетката (върха). Това е придружено от компенсаторно движение на хлоридни и бикарбонатни йони в CSF. За да се поддържа осмотичен баланс, водата се движи във вентрикулите.

BBB пропускливост и регулиране

BBB се разглежда като саморегулираща се система, държавата
което зависи от нуждите на нервните клетки и нивото на метаболитни
процеси не само в самия мозък, но и в други органи и тъкани
тяло. Пропускливостта на BBB варира в различните части на мозъка,
селективен за различни вещества и регулиран от нервна и хуморална
механизми. Важна роля в неврохуморална регулацияфункции на BBB
принадлежи към промените в интензивността на метаболитните процеси в тъканите
мозъка, което се доказва от инхибиращия ефект на метаболитните инхибитори
процеси върху скоростта на транспортиране на аминокиселини в мозъка и тяхното стимулиране
абсорбция от окислителни субстрати.
Регулирането на функциите на кръвно-мозъчната бариера се осъществява от висшите части на централната нервна система и хуморалните фактори. Хипоталамо-хипофизната надбъбречна система играе важна роля в регулирането. При различни видове церебрална патология, например наранявания, различни възпалителни лезии на мозъчната тъкан, е необходимо изкуствено да се намали нивото на пропускливост на кръвно-мозъчната бариера. Фармакологични ефективъзможно е да се увеличи или намали проникването в мозъка на различни вещества, въведени отвън или циркулиращи в кръвта. Проникването на различни патологични агенти в мозъка в областта на хипоталамуса, където е "счупена" кръвно-мозъчната бариера, е придружено от различни симптоми на нарушения на вегетативната нервна система. Има много доказателства за спад защитна функцияБББ под влияние на алкохол, в условия емоционален стрес, прегряване и хипотермия на тялото, излагане на йонизиращо лъчение и др. В същото време експериментално е установена способността на някои лекарства, например пентамин, натриев етаминал, витамин Р, да намалят проникването на определени вещества в мозъка .

BBB е система за защита на мозъка от външни увреждащи фактори. Както бе споменато по-горе, при наранявания или патологични процеси може да се наруши. В допълнение, някои микроби са разработили високоспециализирани механизми (все още неразбрани) за преодоляване на тази бариера. Известно е, че вирусите на бяс и вирусите на херпес симплекс (при хора) и реовирусите (при експериментални животни) навлизат в централната нервна система чрез движение по нервите, а капсулираните бактерии и гъби имат повърхностни компоненти, които им позволяват да преминат през кръвно-мозъчната бариера .
Така механизмите за преодоляване на кръвно-мозъчната бариера са тясно специализирани. Следователно те присъстват само в определени серотипове на патогени, способни да причинят менингит. Неонатален менингит, например, се причинява само от Streptococcus agalactiae, който принадлежи към серотип III. Други серотипове също са патогенни, но причиняват инфекциозни процеси извън централната нервна система. Тази селективност очевидно се определя от пространствената структура на капсулния полизахарид от серотип III, тъй като капсулните полизахариди от други серотипове съдържат същите компоненти, но имат различна пространствена структура.

BBB работи като селективен филтър, пропускайки някои вещества в цереброспиналната течност, а не други, които могат да циркулират в кръвта, но са чужди за мозъчната тъкан. По този начин адреналин, норепинефрин, ацетилхолин, допамин, серотонин, гама-аминомаслена киселина (GABA), пеницилин, стрептомицин не преминават през BBB.

Билирубинът винаги е в кръвта, но никога, дори и при жълтеница, не преминава в мозъка, оставяйки неоцветена само нервната тъкан. Поради това е трудно да се получи ефективна концентрация на което и да е лекарство, за да достигне мозъчния паренхим. Морфин, атропин, бром, стрихнин, кофеин, етер, уретан, алкохол и гама-хидроксимаслена киселина (GHB) преминават през BBB. При лечение, например, на туберкулозен менингит, стрептомицинът се инжектира директно в цереброспиналната течност, заобикаляйки бариерата с помощта на лумбална пункция.

Необходимо е да се вземе предвид необичайното действие на много вещества, инжектирани директно в цереброспиналната течност. Трипаново синьо, когато се инжектира в цереброспиналната течност, причинява конвулсии и смърт, подобно действиеосигурява жлъчка. Ацетилхолинът, инжектиран директно в мозъка, действа като адренергичен агонист (подобно на адреналина), а адреналинът, напротив, действа като холиномиметик (подобно на ацетилхолина): артериално наляганенамалява, появява се брадикардия, телесната температура първо намалява и след това се повишава.
Предизвиква наркотичен сън, летаргия и аналгезия. K+ йоните действат като симпатикомиметик, а Ca2+ - парасимпатикомиметик. Lobeline е рефлекторен стимулатор на дишането, прониквайки в BBB, причинявайки редица нежелани реакции(замаяност, повръщане, конвулсии). Инсулин при интрамускулни инжекциинамалява кръвната захар, а при директно въвеждане в цереброспиналната течност се повишава.

Всички лекарства, произведени в света, се разделят на проникващи и непроникващи през ВВВ. Това е голям проблем - някои лекарства не трябва да проникват (но го правят), а някои, напротив, трябва да проникват, за да постигнат терапевтичен ефект, но не могат поради свойствата си. Фармаколозите работят за разрешаването на този проблем чрез компютърно моделиране и експериментални изследвания.

BBB и стареене

Както бе споменато по-горе, една от най-важните части на BBB са астроцитите. Образуването на BBB е основната им функция в мозъка.
Проблемът с трансформацията на клетки (RG) в звездовидни астроцити в
постнаталният период на развитие е в основата на астроцитната теория
стареене на бозайниците.
Налице е изчезване на ембрионалните радиални клетъчни миграционни пътища
от мястото на разпространението им до местата на крайната им локализация в мозъка
възрастен, което е причина за постмитотичен мозък
бозайници. Изчезването на RG предизвиква цяла каскада от системни
процеси, които се наричат ​​зависим от възрастта механизъм
самоунищожение на бозайници (MSDM). Изчезването на RG клетки прави
невъзможно е да се заменят неврони, които са изчерпали своя жизнен ресурс
(Бойко, 2007).
Свързаните с възрастта промени в BBB все още не са напълно проучени.Атеросклерозата, алкохолизмът и други заболявания играят несъмнена роля в увреждането на BBB. При недостатъчно функциониране на BBB, холестеролът и аполипопротеинът започват да проникват в мозъчната тъкан, което води до по-голямо увреждане на BBB.
Може би, като изучават свързаните с възрастта промени в BBB, учените ще могат да се доближат до решаването на проблема със стареенето.

BBB и болестта на Алцхаймер

Стареенето на мозъка и невродегенеративните заболявания са свързани с оксидативен стрес, изчерпване на металите и възпаление, а BBB играе важна роля в това. Например рецепторите за гликиран протеин (GPR) и протеин 1, свързан с рецептора на липопротеин с ниска плътност (LPR-1-LRP), вградени в структурата на BBB, играят основна роля в регулирането на метаболизма на бета-амилоида в ЦНС и промените в активността на тези два рецептора могат да допринесат за натрупване на бета-амилоид в централната нервна система с последващо развитие на възпаление, дисбаланс между церебралната циркулация и метаболизма, промени в синаптичната трансмисия, увреждане на невроните и отлагане на амилоид в паренхима и кръвоносните съдове на мозъка. Резултатът е болестта на Алцхаймер. Натрупването на аполипопротеин в периваскуларното (периваскуларното) пространство е ключов момент в развитието на това ужасно заболяване, което се разпространява с все по-голяма скорост и вече засяга хора под 40 години. Немски автори под ръководството на д-р пишат за ролята на аполипопротеина и увреждането на BBB астроцитите. Дитмар Р. Тал от Катедрата по невропатология, Университет в Бон.
В допълнение, някои изследователи смятат, че болестта на Алцхаймер може също да има автоимунно естество - проникването на церебрален протеин в кръвния поток чрез дефицит на BBB. IN съдова системаОбразуват се антитела, които атакуват мозъка, когато той отново премине бариерата.

Много учени свързват развитието на невродегенеративни заболявания и поддържането на невронни стволови клетки с активността на ABC транспортерите - ATP-свързващи транспортери. Семейството ABCB на тези транспортери се намира в BBB. Скорошна статия от изследователска група, ръководена от професор Йенс Панке от Лабораторията за изследване на невродегенерацията (NRL), Катедра по неврология, Университет на Рощок, обсъжда натрупаните доказателства. Учените вярват, че чрез изучаване на ролята и функционирането на ABC транспортерите ще бъде възможно да се разбере по-добре патогенезата на болестта на Алцхаймер, да се създадат нови подходи към терапията и математически методи за изчисляване на риска.
През април 2008 г. доклад на Джонатан Гайгер се появи в BBC News от Университета на Северна Дакота, че пиенето на една чаша кафе на ден укрепва кръвно-мозъчната бариера, предпазвайки мозъка от вредните ефекти на холестерола. Изследователи, ръководени от Джонатан Гайгер, хранеха зайци с диета с високо съдържание на холестерол. В допълнение, някои животни получават вода, съдържаща 3 mg кофеин (еквивалент на една чаша кафе) дневно. След 12 седмици зайците, хранени с кофеин, са имали значително по-силна кръвно-мозъчна бариера от техните двойници, които са пили обикновена вода, съобщава Гайгер. Хистологично изследване на мозъка на зайци показва повишаване на активността на астроцитите - микроглиални клетки на мозъка, както и намаляване на пропускливостта на BBB. Нови данни могат да помогнат в борбата с болестта на Алцхаймер, при която има повишаване на нивата на холестерола в кръвта на пациентите и в резултат на това разрушаване на BBB, смятат учените.

Друго лечение на болестта на Алцхаймер може да бъде 8-хидроксихинолин аналог йонофор (PBT2), който действа върху индуцираната от метал амилоидна агрегация. За това През 2006 г. учени от Катедрата по химическо и биологично инженерство, Университет на Уисконсин-Медисън, ръководени от Ерик В. Шуста, демонстрираха способността на нервните стволови клетки в ембрионалния мозък на плъх да стимулират клетките на кръвоносните съдове да придобият свойствата на кръвно-мозъчната бариера.
Работата използва мозъчни стволови клетки, отгледани под формата на невросфери. Такива клетки синтезират фактори, чийто ефект върху ендотелните клетки, покриващи вътрешната повърхност на мозъчните съдове, ги кара да образуват плътна бариера, която не позволява преминаването на малки молекули, които обикновено свободно проникват през съдовата стена.
Авторите отбелязват, че образуването на такава рудиментарна кръвно-мозъчна бариера се случва дори при пълно отсъствие на астроцити – клетки, които поддържат структурата и функционирането на мозъчните структури, включително кръвно-мозъчната бариера, но се появяват в големи количества едва след раждането.
Фактът, че развиващите се мозъчни клетки стимулират трансформацията на ендотелните клетки в клетки на кръвно-мозъчната бариера, не само хвърля светлина върху механизмите, които осигуряват безопасността на мозъка. Авторите планират да създадат подобен модел на кръвно-мозъчната бариера, използвайки човешки ендотелни и неврални стволови клетки. Ако усилията им са успешни, тогава фармакологичните изследователи скоро ще разполагат с функциониращ модел на човешката кръвно-мозъчна бариера, който ще им помогне да преодолеят препятствията, които стоят на пътя на невролозите, лекарите и разработчиците на лекарства, които се опитват да намерят начини да доставят определени лекарства за мозъка.

Накрая

В заключение бих искал да кажа, че кръвно-мозъчната бариера е удивителна структура, която защитава нашия мозък. В днешно време се провеждат много изследвания на BBB, главно от фармацевтични компании, като тези изследвания са насочени към определяне на пропускливостта на BBB към различни вещества, главно кандидати за ролята на лекарства за определени заболявания. Но това не е достатъчно. Пропускливостта на BBB е свързана с ужасна възрастова връзка болест - болестАлцхаймер. Стареенето на мозъка е свързано с пропускливостта на BBB. Стареенето на BBB води до стареене на други мозъчни структури, а метаболитните промени в стареещия мозък водят до промени във функционирането на BBB.
Има няколко задачи пред изследователите:
1) Определянето на пропускливостта на BBB за различни вещества и анализирането на натрупаните експериментални данни е необходимо за създаването на нови лекарства.

2) Изследване на свързаните с възрастта промени в BBB.

3) Проучване на възможностите за регулиране на функционирането на BBB.

4) Проучване на ролята на промените в BBB при появата на невродегенеративни заболявания

Изследванията по тези въпроси са необходими сега, защото болестта на Алцхаймер става все по-млада. Може би като се научим да регулираме правилно функционалното състояние на BBB, като се научим да го укрепваме, като се научим да разбираме основните метаболитни процесив мозъка учените най-накрая ще намерят лекове за мозъчни заболявания, свързани с възрастта и
остаряване...

M.I. Савелиева, Е.А. Сокова

4.1. ОБЩИ ВЪЗГЛЕДИ ЗА РАЗПРОСТРАНЕНИЕТО НА ЛЕКАРСТВАТА И ВРЪЗКАТА С ПРОТЕИНИТЕ НА КРЪВНАТА ПЛАЗМА

След като получат достъп до системния кръвоток по един от пътищата на приложение, ксенобиотиците се разпределят в органите и тъканите. Поредица от физически и физиологични процеси, които възникват едновременно, зависят от физикохимичните свойства на лекарствата и по този начин формират различни пътища за тяхното разпространение в тялото. Примери за физически процеси са просто разреждане или разтваряне на лекарство във вътреклетъчни и извънклетъчни течности. Примери за физиологични процеси са свързването с плазмените протеини, достъпността на тъканните канали и проникването на лекарството през различни телесни бариери. Следните фактори могат да повлияят на разпространението на лекарствата:

Кръвотечение;

Степен на свързване с плазмените протеини;

Физико-химични характеристики на лекарствата;

Степента (дълбочината) и степента на проникване на лекарствата през физиологичните бариери;

Степента на елиминиране, с която лекарството непрекъснато се отстранява от тялото и която се конкурира с феномена на разпределение.

кръвотечение

кръвотечение- обемът на кръвта, достигаща определена област в тялото за единица време. Съотношението обем/време и обемът на кръвния поток в различните части на тялото се различават. Общият кръвен поток е 5000 ml/min и съответства на сърдечната честота в покой. Сърдечна пропускателна способност(сърдечен минутен обем) - обемът на кръвта, изпомпана от сърцето за една минута. В допълнение към сърдечния дебит има важен фактор, наречен кръвен обем. различни частисистемно кръвообращение. Средно сърцето съдържа 7% от общия кръвен обем, белодробната система - 9%, артериите - 13%, артериолите и капилярите - 7%, а вените, венулите и цялата венозна система - останалите 64%. Чрез пропускливите стени на капилярите се извършва обмен на лекарства, хранителни вещества и други вещества с интерстициалната течност на органи/тъкани, след което капилярите се сливат с венули, които постепенно се сливат в големи вени. В резултат на транскапилярния обмен лекарството се транспортира през капилярната стена в тъканта поради разликата в налягането (осмотично и хидростатично налягане) между вътрешната и външната част на капиляра или градиента на концентрация. Доставянето на ксенобиотик в определени области на тялото зависи от скоростта на кръвния поток и мястото на приложение на лекарството.

Кръвният поток е основният фактор за разпределението на лекарствата в човешкото тяло, докато градиентът на концентрация играе второстепенна роля (или изобщо не участва) в масовото доставяне на лекарството до органите и тъканите. Кръвният поток значително определя скоростта на доставяне на лекарството в определена област на тялото и отразява относителната скорост на нарастване на концентрацията на ксенобиотици, при която се установява равновесие между органа/тъканта и кръвта. Количеството лекарства, съхранявани или разпределени в тъканта, зависи от размера на тъканта и физикохимичните характеристики на лекарството, коефициента на разделяне между органа/тъканта и кръвта.

Феномен на ограничаване на кръвния поток(разпределение ограничено от перфузия; феномен на ограничено предаване; разпространение ограничено от проходимост) - зависимост на транскапилярния обмен

и съхранение на лекарството в тъканта в зависимост от физичните и химичните характеристики на лекарството.

Транскапилярен обмен на лекарства, ограничен от перфузия

За да се направи разлика между двата вида разпределение, приемете, че капилярът е кух цилиндър с дължина Ли радиус r , в който кръвта тече със скорост ν в положителна посока Х.Концентрацията на лекарството в тъканта около капиляра е C плат, а концентрацията в кръвта е C кръв. Лекарството преминава

капилярна мембрана поради концентрационния градиент между кръв и тъкан. Помислете за областта или сегмента от посоката между хИ x+dx,където е разликата в масата на лекарствения поток между началото и края на сегмента dxравна на масата на потока през капилярната стена. Нека запишем равенството в следната форма (4-1):

тогава уравнение (4-4) ще приеме формата:

Масов поток през капилярната стена в тъканта - J платот гледна точка на

промяната в нетната маса на потока, напускащ капиляра на определена дължина Л(4-6):

Преобразувайки уравнение (4-6) с помощта на уравнение (4-5), получаваме:

Нека намерим капилярния просвет:

Капилярният клирънс е обемът кръв, от който ксенобиотикът се разпределя в тъканта за единица време. Коефициент на екстракция (коефициент на екстракция) разпределение:

Уравнение (4-9) може да бъде пренаредено:

Уравнение (4-10) показва, че коефициентът на възстановяване изразява балансиращата част между концентрацията на лекарството в тъканта, артериалните капиляри и венозната страна на капилярите. Сравнявайки уравнения (4-5) и (4-10), откриваме, че капилярният клирънс е равен на кръвния поток, умножен по коефициента на екстракция.

Помислете за разпределение с ограничена дифузия (или разпределение с ограничена пропускливост). При Q>PSили C артерия≈ C вена

лекарството е леко липофилно и съотношението на възстановяване е по-малко от единица, а разпределението на лекарството е ограничено до много бърза дифузия през капилярната мембрана. Нека определим масовия трансфер на лекарството в тъканта:

Движещата сила за преноса на ксенобиотиците в тъканите е концентрационният градиент. Помислете за разпределение с ограничено перфузия (или разпределение с ограничен поток). При Q или C вена≈ C тъкан концентрацията на лекарството в тъканта е в равновесие

с лекарството, концентрирано върху венозната страна на капилярите, и лекарството е силно липофилно. Коефициентът на екстракция е равен или близък до единица и следователно абсорбцията на лекарството в тъканта е термодинамично много по-благоприятна от присъствието му в кръвта и разпределението е ограничено само от скоростта на доставяне на лекарството в тъканта. След като лекарството достигне тъканта, то веднага се абсорбира. Нека определим масовия трансфер на лекарството в тъканта:

Свързване на лекарства с протеини

Свързването на лекарствата с плазмените протеини значително влияе върху разпределението им в организма. Малките лекарствени молекули, свързани с протеини, могат лесно да проникнат през бариерите. В това отношение разпределението на ксенобиотика, свързан с протеина, ще се различава от разпределението на несвързаното лекарство. Взаимодействието на лекарствени функционални групи с мембранни или вътреклетъчни рецептори може да бъде кратко. Свързването с протеини не само влияе върху разпределението на лекарството в тялото, но също така влияе върху терапевтичния резултат. Следователно е необходимо да се използват свободни от плазмата концентрации на лекарството за фармакокинетичен анализ, корекция на дозата и оптимален терапевтичен ефект.

Свързването с протеини на лекарства, използвани с други лекарства, може да е различно от това на лекарства, приемани самостоятелно. Промените в свързването с протеините са резултат от замяната на едно лекарство с друго в комбинация с плазмените протеини. Подобно заместване може да се случи и на клетъчно ниво с други тъканни протеини и ензими. Заместването води до увеличаване на свободната фракция на лекарството в плазмата и натрупването му в рецепторните места пропорционално на концентрацията на лекарството. Важно е да се коригира режимът на дозиране на лекарствата, когато се прилагат заедно. Промяната на протеиновото свързване на лекарствата е важен проблем, особено за лекарства с тесен терапевтичен индекс.

Плазмени протеини, които участват във взаимодействията протеин-лекарство

албумин- основният плазмен и тъканен протеин, отговорен за свързването с лекарства, който се синтезира изключително от чернодробните хепатоцити. Молекулно тегло на албумина - 69 000 Da; полуживотът е приблизително 17-18 дни. Протеинът се разпределя главно в съдовата система и въпреки големия си молекулен размер може допълнително да се разпределя в екстра-васкуларната зона. Албуминът има отрицателно и положително заредени области. Лекарството взаимодейства с албумина поради водородни връзки (хидрофобно свързване) и сили на Ван дер Валс. Някои фактори, които имат значително влияние върху тялото, като бременност, операция, възраст, етнически и расови различия, могат да повлияят на взаимодействието на лекарствата с албумина. Бъбреците не филтрират албумина и следователно лекарствата, които са свързани с албумина, също не се филтрират. Степента на свързване влияе не само върху разпределението на лекарството, но и върху бъбречното елиминиране и метаболизма на лекарството. Само свободното лекарство може да бъде поето от чернодробните хепатоцити. Следователно, колкото по-висок е процентът на лекарството, свързано с протеини, толкова по-ниска е чернодробната абсорбция и скоростта на метаболизма на лекарството. Както беше споменато по-горе, степента на свързване на лекарството с плазмения албумин може също да бъде значително променена от прилагането на други лекарства, които заместват основното лекарство, което води до повишаване на концентрацията на свободното лекарство в плазмата.

Други плазмени протеини са фибриноген, глобулини (γ- и β 1 -глобулин - трансферин), церулоплазмин и α- и β-липопротеини. Фибриногенът и неговата полимеризирана форма фибрин участват в образуването на кръвни съсиреци. Глобулините, а именно γ-глобулините, са антитела, които взаимодействат с определени антигени. Трансферинът участва в транспорта на желязото, церулоплазминът участва в трансфера на медта, а α- и β-липопротеините са преносители на мастноразтворимите компоненти.

Оценка на параметрите на свързване с протеини

Свързването на лекарствата с плазмените протеини обикновено се определя in vitro при физиологични условия на рН и телесна температура. Методи за определяне - равновесна диализа, динамична диализа, ултрафилтрация, гел филтрационна хроматография, ултрацентри-

фугиране, микродиализа и няколко нови и бързо развиващи се методологии за експерименти с висока производителност. Целта е да се оцени концентрацията на свободното лекарство в равновесие с комплекса протеин-лекарство. Избраната методология и експериментални условия трябва да бъдат такива, че да се поддържат стабилността и равновесието на комплекса и концентрацията на свободното лекарство да не се надценява поради твърде бързото разпадане на комплекса по време на измерването. След това повечето лекарствено-протеинови комплекси се държат заедно чрез слаби химични взаимодействия от електростатичен тип (сили на Ван дер Валс), а водородната връзка има тенденция да се разделя при повишени температури, осмотично налягане и нефизиологично pH.

Обичайният метод за диализа на плазма или протеинов разтвор с рН 7,2-7,4 не е ефективен при различни концентрации на лекарството. Сместа след диализирането става изотонична с NaCl [при 37°C през диализната мембрана с молекулярни контракции от приблизително 12 000-14 000 Da срещу еквивалентен обем фосфатни буфери (≈67, pH 7,2-7,4)]. Диализна мембрана с форма на торба, съдържаща протеин и лекарство, се поставя в буферен разтвор. Фабрично изработената модифицирана версия на торбата има две отделения, които са разделени с диализна мембрана. Равновесието на свободното лекарство, преминаващо през мембраната, обикновено се достига за приблизително 2-3 ч. Концентрацията на свободното лекарство се измерва от страната на буфера, т.е. извън торба или отделение, разделени с мембрана, която трябва да бъде равна на концентрацията на свободното лекарство вътре в торбата или отделение; концентрацията на свободното лекарство в торбата трябва да бъде в равновесие с лекарството, прикрепено към протеина. При диализа се използва разтвор на албумин или чиста плазмена проба, съдържаща албумин. Параметри на свързване на лекарството - свободна фракция или свързана константа, която може да се определи с помощта на закона за масовото действие:

Където К а- асоциативна константа; C D- концентрация на свободното лекарство в молекули; C Pr- концентрация на протеин със свободни места на прикрепване; CDP- концентрация на лекарствения комплекс с протеин; к 1и k 2 - константи на ниво на права и обратна реакция,

съответно. Реципрочните връзки са постоянни и са известни като константи на дисоциация (4-14):

Стойността на свързаната константа К апредставлява степента на свързване на лекарството с протеина. Лекарствата, които се свързват екстензивно с плазмените протеини, обикновено имат голяма константа на асоцииране. Въз основа на уравнение (4-14) може да се определи концентрацията на комплекса лекарство-протеин:

Ако концентрацията на общия протеин (C) в началото на експеримента с епруветката е известна и концентрацията на комплекса лекарство-протеин (C) е оценена експериментално, тогава може да се определи концентрацията на свободен протеин (С Pr),в равновесие с комплекса:

Замяна на уравнение (4-15) с уравнение (4-16) за С Прводи:

Нека трансформираме уравнение (4-18):

При инсталиране CDP/ С PT(броят молове прикрепено лекарство на мол протеин за равновесие) е равен на r, т.е. r = CDP/ C PT, тогава уравнение (4-19) ще се промени:

При умножаване на уравнение (4-20) по n(n- брой места на свързване на мол протеин), получаваме уравнението на Langmoor:

Уравнение на Лангмюр (4-21) и графика rсрещу C Dводи до хиперболична изотерма (Фигура 4-1). Нека опростим уравнение (4-21). Нека вземем уравнението на Лангмур (4-21) в обратна форма. Двойното реципрочно уравнение (4-22) показва, че графиката на 1/r спрямо 1/C D е линейна с наклон, равен на 1/nKaи пресечната точка по ординатната ос 1/ н(Фигура 4-2):

Ориз. 4-1.Изотерма на Лангмур. Оста у е броят молове лекарство, прикрепено към мол протеин; ос х - концентрация на свободно лекарство

Чрез трансформиране на уравнение (4-21) могат да се получат две версии на линейното уравнение:

Графиката на Скатчард описва връзката между r/C DИ rкато права линия с наклон, равен на асоциативната константа К а(Фигура 4-3). Точка на пресичане на оста хравен на броя на свързаните секции n, точката на пресичане с оста приравна на pK a..

Освен това, уравнение (4-21) може да бъде пренаредено, за да осигури линейна връзка по отношение на концентрациите на свободно и свързано лекарство:

Ориз. 4-2.Двойна реципрочна графика на Клоц

Уравнение (4-21) показва връзката между реципрочните r(молове свързано лекарство на мол протеин) и C D

Ориз. 4-3.Линейна диаграма на CDP/CD (съотношение на свързани места към свободно лекарство) спрямо CDP (концентрация на свързано лекарство)

(свободна лекарствена концентрация). Точка на пресичане на оста прие реципрочна на броя на свързаните места на мол протеин и съотношението на наклона към пресечната точка при- асоциативна константа на равновесие.

График c dp/c dсрещу c dp -

линия с наклон, равен на -K a и y-пресечна nKC PT .Това уравнение се използва, ако концентрацията на протеин е неизвестна. Оценката на K a се основава на концентрацията на лекарството, измерена в буферното отделение. Определянето на протеин-свързаното лекарство се основава на оценка на свободната фракция

Диаграма на Скачард (фиг. 4-4) - права линия (за един тип свързани сечения).

Уравнение на Langmoor за няколко типа свързани сечения:

където n 1 и K a1 са параметри на един тип идентично свързани секции; n 2 и K a2 са параметри на втория тип идентично свързани секции и т.н. Например, остатък от аспарагинова или глутаминова киселина, -COO-, може да бъде един вид свързано място, а -S - цистеинов остатък или -NH2 ± хистидинов остатък е втори тип свързано място. Когато едно лекарство има афинитет към два типа свързани места, тогава графиката

Ориз. 4-4.Диаграма на Скечард

Скетчард r/Dсрещу rпредставлява не права линия, а крива (фиг. 4-5). Екстраполацията на началния и крайния линейни сегменти на кривата води до прави линии, които съответстват на уравненията:

Ориз. 4-5.Диаграма на Скечард

Графиката на Scatchard представлява свързването на два различни класа сайтове към протеин. Кривата представлява първите два елемента

уравнения (4-26), които се определят като прави линии - продължение на линейни отсечки от началната и крайната част на кривата. Линия 1 представлява места за свързване с висок афинитет и нисък капацитет, а линия 2 представлява места за свързване с нисък афинитет и висок капацитет.

Когато афинитетът и капацитетът на две свързващи места са различни, тогава линията с по-голямата пресечна точка прии по-малката пресечна точка хдефинира региони с висок афинитет и нисък капацитет, докато линията с долната пресечна точка прии по-голямата пресечна точка хопределя нисък афинитет и висок капацитет на местата на свързване.

4.2. ПРОНИКВАНЕ НА ЛЕКАРСТВАТА ПРЕЗ ХИСТОГЕМАТИЧНИ БАРИЕРИ

Повечето лекарства след абсорбция и навлизане в кръвта се разпределят неравномерно в различни органи и тъкани и не винаги е възможно да се постигне желаната концентрация на лекарството в целевия орган. Характерът на разпределението на лекарствата се влияе значително от хистохематичните бариери, които възникват по пътя на тяхното разпространение. През 1929 г. академик Л.С. Стърн докладва за първи път на Международния физиологичен конгрес в Бостън за съществуването на

тялото има физиологични защитни и регулиращи хистохематологични бариери (HGB). Доказано е, че физиологичната хистохематична бариера е комплекс от сложни физиологични процеси, протичащи между кръвта и тъканната течност. GGB регулират доставката на необходимите за тяхната дейност вещества от кръвта към органите и тъканите и своевременното отстраняване на крайните продукти на клетъчния метаболизъм, осигурявайки постоянството на оптималния състав на тъканната (извънклетъчната) течност. В същото време HGB предотвратяват навлизането на чужди вещества от кръвта в органите и тъканите. Характеристика на HGB е неговата селективна пропускливост, т.е. способността за преминаване на някои вещества и задържане на други. Повечето изследователи признават съществуването на специализирани физиологични GGB, които са важни за нормалния живот. отделни органии анатомични структури. Те включват: хематоенцефална (между кръвта и централната нервна система), хематоофталмична (между кръвта и вътреочната течност), хематолабиринтна (между кръвта и ендолимфата на лабиринта), бариера между кръвта и половите жлези (хематоовариална, хематотестикуларна) . Плацентата също има "бариерни" свойства, които предпазват развиващия се плод. Основните структурни елементи на хистохематичните бариери са ендотелиумът на кръвоносните съдове, базалната мембрана, която включва голямо количество неутрални мукополизахариди, основното аморфно вещество, влакна и др. Структурата на HGB се определя до голяма степен от структурните особености на органа и варира в зависимост от морфологичните и физиологичните характеристики на органа и тъканта.

Проникване на лекарства през кръвно-мозъчната бариера

Основните интерфейси между централната нервна система и периферното кръвообращение са кръвно-мозъчната бариера (BBB) ​​и кръвно-ликворната бариера. Площта на BBB е приблизително 20 m2 и е хиляди пъти по-голяма от площта на кръвно-ликворната бариера, така че BBB е основната бариера между централната нервна система и системното кръвообращение. Наличието на BBB в мозъчните структури, отделящи кръвообращението от интерстициалното пространство и предотвратяващи навлизането на редица полярни съединения директно в мозъчния паренхим, определя характеристиките на лекарствената терапия.

PI на неврологични заболявания. Пропускливостта на BBB се определя от ендотелните клетки на мозъчните капиляри, които имат подобни на епител, силно устойчиви плътни връзки, което изключва парацелуларните пътища на флуктуация на вещества през BBB, а проникването на лекарства в мозъка зависи от трансцелуларния транспорт. Глиалните елементи, покриващи външната повърхност на ендотела и, очевидно, играещи ролята на допълнителна липидна мембрана, също са от голямо значение. Липофилните лекарства обикновено дифундират лесно през BBB, за разлика от хидрофилните лекарства, чийто пасивен транспорт е ограничен от силно резистентни плътни връзки на ендотелни клетки. Коефициентът на разтворимост в мазнини е от решаващо значение за проникването през кръвно-мозъчната бариера. Типичен пример са общите анестетици - скоростта на тяхното наркотично действие е правопропорционална на коефициента на разтворимост в мазнини. Въглеродният диоксид, кислородът и липофилните вещества (които включват повечето анестетици) лесно преминават през BBB, докато за повечето йони, протеини и големи молекули (например манитол) той е практически непропусклив. В мозъчните капиляри практически няма пиноцитоза. Съществуват и други начини съединенията да проникнат през BBB, индиректно през рецептора, с участието на специфични транспортери. Доказано е, че ендотелът на мозъчните капиляри експресира специфични рецептори за някои от циркулиращите пептиди и плазмени протеини. Пептидната рецепторна система на BBB включва рецептори за инсулин, трансферин, липопротеини и др. Транспортът на големи протеинови молекули се осигурява от тяхното активно поглъщане. Установено е, че проникването на лекарства и съединения в мозъка може да се осъществи чрез активен транспорт с участието на активни „изпомпващи“ и „изпомпващи“ транспортни системи (фиг. 4.6). Това дава възможност да се контролира селективният транспорт на наркотици през BBB и да се ограничи тяхното неселективно разпространение. Откриването на ефлуксните транспортери P-гликопротеин (MDR1), фамилията транспортери на протеини, свързани с множествена лекарствена резистентност (MRP) и протеин на резистентност към рак на гърдата (BCRP) допринесе значително за разбирането на транспорта на лекарства през BBB. Доказано е, че P-гликопротеинът ограничава транспорта на редица вещества в мозъка. Той се намира в апикалната част на ендотелните клетки и извършва екскрецията на предимно хидрофилни катионни съединения от мозъка в лумена на кръвоносните съдове.

Ориз. 4.6.Превозвачи, участващи в транспортирането на наркотици през BBB (Ho R.H., Kim R.B., 2005)

нови лекарства, например цитостатици, антиретровирусни лекарства и др. Значението на гликопротеин-Р за ограничаване на транспорта на лекарства през ВВВ може да се демонстрира с примера на лоперамид, който чрез своя механизъм на действие върху рецепторите на стомашно-чревния тракт тракт, е потенциално опиоидно лекарство. Въпреки това, няма ефекти върху централната нервна система (еуфория, респираторна депресия), тъй като лоперамид, като субстрат на гликопротеин-Р, не прониква в централната нервна система. При наличие на инхибитор mdrlхинидин, централните ефекти на лоперамид се засилват. Транспортерите от семейството на MRP са разположени или в базалната, или в апикалната част на ендотелните клетки. Тези транспортери отстраняват глюкуронирани, сулфатирани или глутатионирани лекарствени конюгати. Експериментът установява, че протеинът MRP2 с множествена лекарствена резистентност участва във функционирането на BBB и ограничава активността на антиепилептичните лекарства.

Ендотелните клетки на мозъчните капиляри експресират някои членове на семейството на органичния анионен транспортер (OAT3), които също играят важна роля в разпределението на редица лекарства в централната нервна система. Лекарствените субстрати на тези преносители са например фексофенадин и индометацин. Експресията на изоформи на полипептиди, транспортиращи органични аниони (OATP1A2) до BBB, е важна за проникването на лекарства в мозъка. Смята се обаче, че експресията на изпомпваните транспортери (MDR1, MRP, BCRP) е причината за ограничения фармакологичен достъп на лекарства в мозъка и други тъкани, когато концентрацията може да бъде по-ниска от тази, необходима за постигане на желаното ефект. Значително

броят на митохондриите в ендотела на мозъчните капиляри показва способността да се поддържат енергийно зависими и метаболитни процеси, налични за активния транспорт на лекарства през BBB. В ендотелните клетки на мозъчните капиляри бяха открити ензими, способни да окисляват и конюгират съединения, за да защитят самите клетки и съответно мозъка от възможни токсични ефекти. По този начин има най-малко две причини, които ограничават навлизането на лекарства в централната нервна система. Първо, това са структурните характеристики на BBB. Второ, BBB включва активна метаболитна ензимна система и изпомпваща транспортна система, която образува биохимична бариера за повечето ксенобиотици. Тази комбинация от физични и биохимични свойства на ендотела на BBB предотвратява навлизането на повече от 98% от потенциалните невротропни лекарства в мозъка.

Фактори, влияещи върху транспорта на лекарството до мозъка

Фармакодинамичните ефекти на ендогенните вещества и заболявания засягат функциите на BBB, което води до промени в транспорта на лекарства в мозъка. Различни патологични състояния могат да нарушат пропускливостта на кръвно-мозъчната бариера, например при менингоенцефалит, пропускливостта на кръвно-мозъчната бариера рязко се увеличава, което причинява различни видове нарушения на целостта на околните тъкани. Увеличаване на пропускливостта на BBB се наблюдава при множествена склероза, болест на Алцхаймер, деменция при HIV-инфектирани пациенти, енцефалит и менингит, високо кръвно налягане и психични разстройства. Значителен брой невротрансмитери, цитокини, хемокини, периферни хормони и ефектите на активните форми на O2 могат да променят функциите и пропускливостта на BBB. Например, хистаминът, действайки върху Н2 рецепторите, обърнати към лумена на част от ендотелните клетки, повишава пропускливостта на бариерата за субстанции с ниско молекулно тегло, което е свързано с нарушаване на плътните връзки между епителните клетки. Пропускливостта на хистохематичните бариери може да се промени целенасочено, което се използва в клиниката (например за повишаване на ефективността на химиотерапевтичните лекарства). Намаляването на бариерните функции на BBB поради нарушаване на структурата на плътните връзки се използва за доставяне на лекарства в мозъка, например, използването на манитол, урея. Осмотичното "отваряне" на BBB прави възможно осигуряването

мозък и глиобластом, повишен транспорт в мозъка за ограничен период от време на цитостатици (например метотрексат, прокарбазин). По-нежен метод за въздействие върху BBB е неговото „биохимично“ отваряне, основано на способността на простагландините, възпалителни медиатори, да увеличат порьозността на мозъчните съдове. Фундаментално различна възможност за увеличаване на доставката на лекарства до мозъка е използването на пролекарства. Наличието в мозъка на специфични транспортни системи за доставяне на жизненоважните му компоненти (аминокиселини, глюкоза, амини, пептиди) позволява те да бъдат използвани за целенасочен транспорт на хидрофилни лекарства към мозъка. Търсенето на средства за транспортиране на полярни съединения, характеризиращи се с ниска пропускливост през BBB, непрекъснато се разширява. Създаването на транспортни системи, базирани на естествени катионни протеини, хистони, може да бъде обещаващо в това отношение. Смята се, че напредъкът в разработването на нови ефективни лекарства може да бъде постигнат чрез подобряване на методите за избор на обещаващи химични съединения и оптимизиране на пътищата за доставка на лекарства от пептидна и протеинова природа, както и генетичен материал. Проучванията показват, че някои наночастици са способни да транспортират в мозъка съединения с пептидна структура (деларгин), хидрофилни вещества (тубокурарин) и лекарства, „изпомпвани“ от мозъка от гликопротеин-Р (лоперамид, доксорубицин). Едно от обещаващите направления в създаването на лекарства, които проникват през бариерите на хистагемата, е разработването на наносфери на базата на модифициран силициев диоксид, способни да осигурят ефективна доставка на генетичен материал до целевите клетки.

Транспорт на лекарства през хематоплацентарната бариера

Съществуващото преди това предположение, че плацентарната бариера осигурява естествена защита на плода от ефектите на екзогенни вещества, включително лекарства, е вярно само в ограничена степен. Човешката плацента е сложна транспортна система, която действа като полупропусклива бариера, разделяща тялото на майката от плода. По време на бременност плацентата регулира метаболизма на вещества, газове, ендогенни и екзогенни молекули, включително лекарства, във фетално-майчиния комплекс. Редица изследвания показват, че плацентата морфологично и функционално играе ролята на орган, отговорен за транспорта на лекарства.

Човешката плацента се състои от фетални тъкани (хорионна пластина и хорионни въси) и майчини тъкани (децидуа). Децидуалните прегради разделят органа на 20-40 котиледона, които представляват структурните и функционални съдови единици на плацентата. Всеки котиледон е представен от вилозно дърво, състоящо се от ендотелиума на феталните капиляри, вилозна строма и трофобластичен слой, измит от кръвта на майката, разположен в междинното пространство. Външният слой на всяко вилозно дърво се образува от многоядрен синцитиотрофобласт. Поляризираният синцитиотрофобластен слой, състоящ се от микровилозна апикална мембрана, обърната към майчината кръв, и базална (фетална) мембрана, представлява хемоплацентарна бариера за трансплацентарния транспорт на повечето вещества. По време на бременност дебелината на плацентарната бариера намалява, главно поради изчезването на цитотрофобластичния слой.

Транспортната функция на плацентата се определя главно от плацентарната мембрана (хемоплацентарна бариера), която е с дебелина около 0,025 mm, която разделя кръвоносната система на майката и кръвоносната система на плода.

При физиологични и патологични състояния плацентарният метаболизъм трябва да се разглежда като активна функция на плацентната мембрана, която упражнява селективен контрол върху преминаването на ксенобиотиците през нея. Прехвърлянето на лекарства през плацентата може да се разглежда въз основа на изследването на същите механизми, които функционират по време на преминаването на вещества през други биологични мембрани.

Добре известно е, че плацентата изпълнява множество функции, като обмен на газ, транспорт на хранителни вещества и отпадъчни продукти и производство на хормони, функционирайки като активен ендокринен орган, жизненоважен за успешна бременност. Хранителни вещества като глюкоза, аминокиселини и витамини преминават през плацентата чрез специални транспортни механизми, които се срещат в майчината част на апикалната мембрана и феталната част на синцитиотрофобластната базална мембрана. В същото време отстраняването на метаболитни продукти от кръвоносната система на плода през плацентата в кръвоносната система на майката също се извършва чрез специални транспортни механизми. За някои съединения плацентата служи като защитна бариера за развиващия се плод, предотвратявайки навлизането на

лични ксенобиотици от майката към плода, докато за други улеснява преминаването им както към плода, така и от феталния компартмент.

Транспорт на лекарства в плацентата

Известни са пет механизма на трансплацентарна обмяна: пасивна дифузия, улеснена дифузия, активен транспорт, фагоцитоза и пиноцитоза. Последните два механизма са от относително значение за транспортирането на лекарства в плацентата и повечето лекарства се характеризират с активен транспорт.

Пасивната дифузия е доминиращата форма на метаболизъм в плацентата, която позволява на молекулата да се движи надолу по концентрационен градиент. Количеството лекарство, което се движи през плацентата чрез пасивна дифузия по всяко време, зависи от концентрацията му в кръвната плазма на майката, неговите физикохимични свойства и свойствата на плацентата, които определят колко бързо се случва това.

Процесът на тази дифузия се управлява от закона на Фик.

Скоростта на пасивна дифузия обаче е толкова ниска, че не се установява равновесната концентрация в кръвта на майката и плода.

Плацентата е подобна на двуслойна липидна мембрана и по този начин само лекарствената фракция, която не е свързана с протеин, може да дифундира свободно през нея.

Пасивната дифузия е характерна за нискомолекулни, мастноразтворими, предимно нейонизирани форми на лекарства. Липофилните вещества в нейонизирана форма лесно дифундират през плацентата в кръвта на плода (антипирин, тиопентал). Скоростта на преминаване през плацентата зависи главно от концентрацията на нейонизираната форма на определено лекарство при дадена стойност на рН на кръвта, разтворимостта на мазнини и размера на молекулата. Лекарствата с молекулно тегло > 500 Da често не преминават напълно през плацентата, а лекарствата с молекулно тегло > 1000 Da преминават през плацентарната мембрана по-бавно. Например различни хепарини (3000-15000 Da) не преминават през плацентата поради относително високото си молекулно тегло. Повечето лекарства имат молекулно тегло > 500 Da, така че размерът на молекулата рядко ограничава преминаването им през плацентата.

По принцип лекарствата са слаби киселини или основи и тяхната дисоциация става при физиологична стойност на pH. В йонизирана форма лекарството обикновено не може да премине през липидната мембрана

плацента. Разликата между феталното и майчиното pH влияе върху съотношението фетална/майчина концентрация за свободната лекарствена фракция. При нормални условия рН на плода практически не се различава от рН на майката. Въпреки това, при определени условия стойността на рН на плода може да намалее значително, което води до намален транспорт на основни лекарства от плода до отделението на майката. Например, проучване на плацентарния трансфер на лидокаин с помощта на теста MEGX показа, че концентрациите на лидокаин в плода са по-високи от тези в майката по време на раждане, което може да причини неблагоприятни ефекти при плода или новороденото.

Улеснена дифузия

Този транспортен механизъм е типичен за малко количество лекарства. Често този механизъм допълва пасивната дифузия, например в случая на ганцикловир. Улеснената дифузия не изисква енергия; тя изисква носещо вещество. Обикновено резултатът от този вид транспорт на лекарството през плацентата е същата концентрация в кръвната плазма на майката и плода. Този транспортен механизъм е специфичен главно за ендогенни субстрати (напр. хормони, нуклеинови киселини).

Активен транспорт на лекарства

Проучване молекулярни механизмиактивният транспорт на лекарства през плацентарната мембрана показа важната му роля във функционирането на кръвно-плацентарната бариера. Този транспортен механизъм е типичен за лекарства, които са структурно подобни на ендогенните вещества. В този случай процесът на пренос на вещества зависи не само от размера на молекулата, но и от наличието на вещество-носител (преносител).

Активният транспорт на лекарства през плацентарната мембрана от протеинова помпа изисква разход на енергия, обикновено поради хидролиза на АТФ или енергията на трансмембранния електрохимичен градиент на Na+, Cl+ или H+ катиони. Всички активни транспортери могат да работят срещу градиент на концентрация, но също така могат да станат неутрални.

Активните лекарствени транспортери са разположени или върху майчината част на апикалната мембрана, или върху феталната част на базалната мембрана, където те транспортират лекарства в синцитиотрофобласта

или от него. Плацентата съдържа транспортери, които улесняват движението на субстрати от плацентата в кръвообращението на майката или плода („помпери“), както и транспортери, които преместват субстрати както в, така и извън плацентата, като по този начин улесняват транспортирането на ксенобиотици в и извън отделението за плода и майката („помпи“). изпомпване"/"изпомпване"). Има транспортери, които регулират движението на субстратите само в плацентата („изпомпване“).

Изследванията през последното десетилетие бяха посветени на изучаването на "ефлуксните транспортери" като "активен компонент" на плацентарната "бариера". Това е P-гликопротеин (MDR1), семейство протеини, свързани с резистентност към множество лекарства (MRP) и протеин за резистентност към рак на гърдата (BCRP). Откриването на тези транспортери е допринесло значително за разбирането на трансплацентарната фармакокинетика.

Гликопротеин-Р е трансмембранен гликопротеин, кодиран от човешкия ген за резистентност към множество лекарства MDR1, експресиран от майчината страна на плацентарната мембрана на синцитиотрофобласта, където той активно премахва липофилните лекарства от феталното отделение поради енергията на хидролизата на АТФ. Гликопротеин-P е изпомпващ транспортер, който активно отстранява ксенобиотиците от кръвоносната система на плода в кръвоносната система на майката. Гликопротеин-P има широк субстратен спектър, транспортира липофилни лекарства, неутрални и заредени катиони, които принадлежат към различни фармакологични групи, включително антимикробни (например рифампицин), антивирусни (например HIV протеазни инхибитори), антиаритмични лекарства (например верапамил ), противотуморни (например винкристин).

В апикалната мембрана на синцитиотрофобласта е открита експресия на три вида "изпомпващи" транспортери от семейството на MRP (MRP1-MRP3), които участват в транспорта на много лекарствени субстрати и техните метаболити: метатрексат, винкристин, винбластин, цисплатин , антивирусни лекарства, парацетамол, ампицилин и др.

В плацентата е открита висока активност на ATP-зависим протеин за резистентност към рак на гърдата (BCRP). BCRP може да активира резистентността на туморните клетки към противотуморни лекарства - топотекан, доксорубицин и др. Доказано е, че

плацентарен BCRP ограничава транспорта на топотекан и митоксантрон до плода при бременни мишки.

Преносители на органични катиони

Транспортерът на органични катиони (OCT2) се експресира в базалната мембрана на синцитиотрофобласта и транспортира карнитин от кръвообращението на майката до кръвообращението на плода през плацентата. Лекарствените субстрати на плацентарния OCT2 са метамфетамин, хинидин, верапамил и пириламин, които се конкурират с карнитина, ограничавайки преминаването му през плацентата.

Монокарбоксилатни и дикарбоксилатни транспортери

Монокарбоксилатите (лактат) и дикарбоксилатите (сукцинат) се транспортират активно в плацентата. Монокарбоксилатните транспортери (MCTs) и дикарбоксилатните транспортери (NaDC3) се експресират в апикалната мембрана на плацентата, въпреки че MCTs могат да присъстват и в базалната мембрана. Тези транспортери се движат чрез електрохимичен градиент; MCTs са свързани с движението на H + катиони, а NaDC3 - с Na + . Има обаче ограничена информация за потенциалното влияние на тези транспортери върху движението на лекарствата през плацентата. По този начин валпроевата киселина, въпреки очевидния риск от токсични ефекти върху плода, включително тератогенност, често се използва за лечение на епилепсия по време на бременност. При физиологично рН, валпроевата киселина лесно преминава през плацентата и съотношението фетална/майчина концентрация е 1,71. Изследвания на редица автори показват, че има активна транспортна система за валпроевата киселина. Тази транспортна система включва H + -свързани MCT катиони, които причиняват висока скорост на движение на валпроевата киселина към плода през плацентарната бариера. Въпреки че валпроевата киселина се конкурира с лактата, се оказа, че тя също е субстрат за други преносители.

Така за някои съединения плацентата служи като защитна бариера за развиващия се плод, предотвратявайки преминаването на различни ксенобиотици от майката към плода, докато за други тя улеснява преминаването им както към плода, така и от феталното отделение, като цяло функционира като ксенобиотична система за детоксикация. Водеща роля в процеса на активен транс-

Портът на лекарството през плацентата се осъществява от плацентарни транспортери, които имат субстратна специфичност.

Вече е съвсем очевидно, че разбирането и познаването на ролята на различните транспортери в движението на лекарствата през кръвно-плацентарната бариера е необходимо за оценка на вероятните ефекти на лекарствата върху плода, както и за оценка на съотношението полза/риск за майката и плода при провеждане на фармакотерапия по време на бременност.

Транспорт на лекарства през кръвно-офталмологичната бариера

Кръвно-офталмологичната бариера (BOB) изпълнява бариерна функция по отношение на прозрачната среда на окото, регулира състава на вътреочната течност, осигурявайки селективно снабдяване с необходимите хранителни вещества към лещата и роговицата. Клиничните изследвания позволиха да се изясни и разшири концепцията за кръвно-офталмологичната бариера, включително хистагематичната система, както и да се говори за съществуването на нейните три компонента в здравето и патологията: иридоцилиарен, хориоретинален и папиларен (Таблица 4.1. ).

Таблица 4.1.Кръвно-офталмологична бариера

Кръвоносните капиляри в окото не влизат в пряк контакт с клетките и тъканите. Целият сложен обмен между капилярите и клетките се осъществява чрез интерстициалната течност на ултраструктурно ниво и се характеризира като механизми на капилярна, клетъчна и мембранна пропускливост.

Транспортиране на лекарства през бариерата кръв-тестис

Нормалната функция на сперматогенните клетки е възможна само поради наличието на специална, селективно пропусклива кръвно-тестисна бариера (BTB) между кръвта и съдържанието на семенните тубули. GTB се образува от капилярни ендотелни клетки, базалната мембрана, лигавицата на семенните тубули, цитоплазмата на клетките на Сертоли, интерстициалната тъкан и tunica albugineaтестисите. Липофилните лекарства проникват в GTB чрез дифузия. Проучване последните годинипоказа, че проникването на лекарства и съединения в тестисите може да се осъществи чрез активен транспорт с участието на гликопротеин-P (MDR1), транспортери на семейството на протеини, свързани с резистентност към множество лекарства (MRP1, MRP2), протеин за устойчивост на рак на гърдата BCRP (ABCG2), които изпълняват ефлуксна роля в тестисите за редица лекарства, включително токсични (например циклоспорин).

Проникване на лекарства през овариалната хематофоликуларна бариера

Основните структурни елементи на овариалната кръвно-фоликуларна бариера (HFB) са тека клетките на зреещия фоликул, фоликуларният епител и неговата базална мембрана, които определят неговата пропускливост и селективни свойства по отношение на хидрофилни съединения. Понастоящем е доказана ролята на гликопротеин-P (MDR1) като активен компонент на GFB, който играе защитна роля, като предотвратява проникването на ксенобиотици в яйчниците.

Литература

Аляутдин Р.Н.Молекулярни механизми на целеви транспорт лекарствени веществакъм мозъка // RMJ. - 2001. - ? 2. - стр. 3-7.

Бредбъри М.Концепцията за кръвно-мозъчната бариера: Транс. от английски - М., 1983.

Горюхина О.А.Перспективи за използване на катионни протеини за транспортиране на лекарства в мозъчната тъкан. Биохимични и молекулярно-биологични основи на физиологичните функции: сб. Изкуство. - Санкт Петербург, 2004. - стр. 168-175.

Кукес В.Г.Метаболизъм на лекарствата: клинични и фармакологични аспекти. - М., 2004.

Морозов V.I., Яковлев A.A.Кръвно-офталмологична бариера (клинични и функционални наблюдения) // Офталмохирургия. -

2002. - ? 2. - стр. 45-49.

Стърн Л.Физиология и патология на хистохематичните бариери. -

Allen J.D., Brinkhuis R.F., Wijnholds J. et al.Мишият ген Bcrp1/Mxr/Abcp: амплификация и свръхекспресия в клетъчни линии, избрани за резистентност към топотекан, митоксантрон или доксорубицин // Cancer Res. - 1999. - кн. 59. -

Allikmets R, Schriml L.M., Hutchinson A. et al.Човешка плацента-специфичен ATP-свързващ касетен ген (ABCP) на хромозома 4q22, който участва в резистентност към множество лекарства // Cancer Res. - 1998. - кн. 58. - С. 5337-53379.

Балковец Д.Ф., Лейбах Ф.Х., Махеш В.Б. et al.Протонният градиент е движещата сила затранспортиране нагоре на лактат в човешка плацентарна четка-гранична мембрана везикули // J. Biol. Chem. - 1988. - кн. 263. -

Black K.L.Биохимично отваряне на кръвно-мозъчната бариера // Adv. Лекарство Deliv. Rev. - 1995. - кн. 15. - С. 37-52.

Blamire A.M., Anthony D.C., Rajagopalan B. et al.Индуцирани от интерлевкин-1бета промени в пропускливостта на кръвно-мозъчната бариера, привидния коефициент на дифузия и церебралния обем на кръвта в мозъка на плъх: изследване с магнитен резонанс // J. Neurosci. - 2000. - кн. 20. - ? 21. - С. 8153-8159.

Borst P., Evers R, Kool M. et al.Семейство протеини с множествена лекарствена резистентност //

Biochim. Biophys. Acta. - 1999. - кн. 1461. - ? 2. - С. 347-357.

Cavalli R. de, Lanchote V. L., Duarte G. et al.Фармакокинетика и трансплацентарен трансфер на лидокаин и неговия метаболит за перинеална аналгетична помощ на бременни жени // Eur. J. Clin. Pharmacol. - 2004. - кн. - 60. - ? 8. -

Collier A.C., Tingle M.D., Keelan J.A. et al.Високочувствителен метод за флуоресцентна микроплака за определяне на активността на UDP-глюкуронозил трансфераза в тъкани и плацентарни клетъчни линии // Drug Metab. Dispos. - 2000. -

Vol. 28. - С. 1184-1186.

de Boer A.G., Gaillard P.J.Кръвно-мозъчната бариера и транспортирането на лекарства до мозъка // STP Pharmasci. - 2002. - кн. 12. - ? 4. - С. 229-234.

Evseenko D., Paxton J WW., Keelan J.A.Активен транспорт през човешката плацента: въздействие върху ефикасността и токсичността на лекарствата // Exp. мнение Metab. Токсикол. - 2006. - кн. 2. - ? 1. - С. 51-69.

Forestier F, Daffos F, Capella-Pavlovsky M.Хепаринът с ниско молекулно тегло (PK 10169) не преминава през плацентата през втория триместър на изследването на бременността чрез директно вземане на проби от фетална кръв под ултразвук // Thromb.

Рез. - 1984. - кн. 34. - С. 557-560.

Forestier F., Daffos F., Rainaut M. et al.Хепаринът с ниско молекулно тегло (CY 216) не преминава през плацентата през третия триместър на бременността // Thromb. Хемост. - 1987. - кн. 57. - С. 234.

Fromm M.F.Значение на P-гликопротеина при кръвно-тъканните бариери //

Ganapathy V., Ganapathy M.E., Tiruppathi C. et al.Задвижван от натрий, висок афинитет, нагоре транспорт на сукцинат в човешки плацентни четковидни мембранни везикули // Biochem. J. - 1988. - Кн. 249. - С. 179-184

Ganapathy V., Prasad P.D., Ganapathy M.E. et al.Плацентарни транспортери, имащи отношение към разпространението на лекарството през интерфейса майка-фетален // J. Pharmacol.

Exp. Там. - 2000. - кн. 294. - С. 413-420.

Гарланд М.Фармакология на преноса на лекарства през плацентата // Obstet. Гинекол. Clin. North Am. - 1998. - кн. 25. - С. 21-42.

Гудуин Дж.Т., Кларк Д.Е. In silico прогнози за проникване на кръвно-мозъчната бариера: съображения за „Имайте предвид“ // J. Pharmacol. Exp.Ther. - 2005. - кн. 315. - С. 477-483.

Gordon-Cardo C., O"Brien J.P., Casals D. et al.Генът за резистентност към множество лекарства (P-гликопротеин) се експресира от ендотелни клетки в местата на кръвно-мозъчната бариера // Proc. Natl Acad. Sci. - 1989. - кн. 86. - С. 695-698.

Graff C.L., Pollack G.M.Транспорт на лекарства през кръвно-мозъчната бариера и

хориоиден сплит // Curr. Лекарство Metab. - 2004. - кн. 5. - С. 95-108.

Хан Т., Десое Г.Онтогенезата на транспортните системи за глюкоза в плацентата и нейните прогениторни тъкани // Ранна бременност. - 1996. - кн. 2. -

Хайдрун П., Марен Ф., Волфганг Л.Протеинът MRP2 на множествена лекарствена резистентност допринася за функцията на кръвно-мозъчната бариера и ограничава антиепилептичните

лекарствена активност // J. Pharmacol. Exp. Там. - 2003. - кн. 306. - ? 1. - С. 124-131.

Henderson G.I., Hu Z.Q., Yang Y. et al.Прехвърляне на ганцикловир от човешка плацента и неговите ефекти върху фетални клетки на плъх // Am. J. Med. Sci. - 1993. -

Vol. 306. - С. 151-156.

Hill M.D., Abramson F.P.Значението на свързването на плазмените протеини върху феталното/майчиното разпределение на лекарствата в стационарно състояние // Clin. Pharmacokinet. -

1988. - кн. 14. - С. 156-170.

Хо Р.Х., Ким Р.Б.Транспортери и лекарствена терапия: последици за разпределението на лекарствата и заболяването // Clin. Pharmacol. Там. - 2005. - кн. 78. -

Jonker J.W., Smit J.W., Brinkhuis R.F. et al.Роля на протеина за устойчивост на рак на гърдата в бионаличността и феталното проникване на топотекан // J. Natl

Cancer Inst. - 2000. - кн. 92. - С. 1651-1656.

Konig J., Nies A.T., Cui Y. et al.Конюгатни експортни помпи от семейството на протеини за множествена лекарствена резистентност (MRP): локализация, специфичност на субстрата и MRP2-медиирана лекарствена резистентност // Biochim. Biophys. Acta. - 1999. -

Vol. 1461. - С. 377-394.

Lagrange P., Romero I.A., Minn A. et al.Промени в трансендотелната пропускливост, предизвикани от свободните радикали в инвитромодел на кръвно-мозъчната бариера // Free Radic. Biol. Med. - 1999. - кн. 27, ? 5-6. -

Лий Г., Далас С., Хонг М. и др.Преносители на лекарства в централната нервна система: мозъчни бариери и съображения за мозъчен паренхим // Pharmacol. Rev. - 2001. - кн. 53. - ? 4. - С. 569-596.

Lehr C.-M.Транспорт на лекарства при биологични бариери: Механизми, модели и методи за усъвършенстване на доставянето на лекарства // Pharm. Рез. - 2003. - кн. 54. -

Лесли Е.М., Дийли Р.Г., Коул С.П.Протеини с множествена лекарствена резистентност: роля на P-гликопротеин, MRP1, MRP2 и BCRP (ABCG2) в тъканната защита // Toxicol. Приложение Pharmacol. - 2005, 1 май. - кн. 204. - ? 3. -

Malone F.D., D"Alton M.E.Лекарства по време на бременност: антиконвулсанти // Semin. Перинатол. - 1997. - кн. 21. - С. 114-123.

Mattila K.M., Pirtila T., Blennow K. et al.Променена функция на кръвно-мозъчната бариера при болестта на Алцхаймер? // Acta Neurol. Scand. - 1994. -

Vol. 89. - С. 192-198.

Мюлер Н.Психоневроимунология: последици за лекарственото лечение на психиатрични разстройства // CNS Drugs. - 1995. - кн. 4. - ? 2. - С. 125-140.

Nakamura H, Ushigome F, Koyabu N. et al.Зависещ от протонен градиент транспорт на валпроева киселина в човешки плацентарни четковидни мембранни везикули //

Pharm. Рез. - 2002. - кн. 19. - С. 154-161.

Нау Х.Физикохимични и структурни свойства, регулиращи плацентарния трансфер на лекарства // Фетален плацентарен трансфер на лекарства / Eds R.A. Polin, W.W. Фокс // Фетална и неонатална физиология / Eds R.A. Polin, W.W. лисица. - Филаделфия: W.B. Saunders, 1992. - P. 130-141.

Пасифичи Г.М., Нотоли Р.Плацентарно преминаване на лекарства, приложени към

майка // Clin. Pharmacokinet. - 1995. - кн. 28. - ? 3. - С. 235-269.

Пардридж У.М.Доставяне на кръвно-мозъчната бариера // Drug Discov. Днес. - 2007, януари. - том. 12. - ? 1-2. - С. 54-61.

Pardridge W.M., Log B.B. PS продукти и in silico модели на лекарствен мозък

проникване // Drug Discov. Днес. - 2004. - кн. 9. - С. 392-393.

Pienimaki P., Lampela E., Hakkola J. et al.Фармакокинетика на окскарбазепин и карбамазепин в човешка плацента // Епилепсия. - 1997. -

Vol. 38. - С. 309-316.

Sadeque A.J., Wandel C., He H. et al.Повишено доставяне на лекарства в мозъка чрез инхибиране на P-гликопротеин // Clin. Pharmacol. Там. - 2000. - кн. 68. -

Шинкел А.Х., Борст П.Мултилекарствена резистентност, медиирана от P-гликопротеини // Semin. Cancer Biol. - 1991. - кн. 2. - С. 213-226.

Schinkel A.H., Wagenaar E., Mol C.A. et al.Р-гликопротеинът в кръвно-мозъчната бариера на мишки влияе върху проникването в мозъка и фармакологичната активност на много копия // J. Clin. Инвестирам. - 1996. - кн. 97. - С. 2517-2524.

Семена A.E.Прехвърляне на плацентата // Вътрематочно развитие / Изд. A.C. Барнс. - Филаделфия: Lea and Febiger, 1968. - P. 103-128.

Smith C.H., Moe A.J., Ganapathy V.Транспортни пътища на хранителни вещества през епитела на плацентата // Annu. Rev. Nutr. - 1992. - кн. 12. -

Syme M.R., Paxton J.W., Keelan J.A.Прехвърляне на лекарства и метаболизъм от човешката плацента // Clin. Pharmacokinet. - 2004. - кн. 43. - ? 8. - С. 487-514.

Тамай И., Цуджи А.Медиирано от транспортер проникване на лекарства през

кръвно-мозъчната бариера // J. Pharm. Sci. - 2000. - кн. 89. - ? 11. - С. 1371-1388.

Takeda M., Khamdang S., Narikawa S. et al.Характеризиране на транспорта на метотрексат и неговите лекарствени взаимодействия с транспортери на човешки органични аниони //

J. Pharmacol. Exp. Там. - 2002. - кн. 302. - С. 666-671.

Thiebaut F., Tsuruo T., Yamada H. и др.Клетъчна локализация на генния продукт на мултирезистентност в нормални човешки тъкани // Proc. Natl Acad. Sci. САЩ- 1987. - Кн. 84. - С. 7735-7738.

Thuerauf N., Fromm M.F.Ролята на транспортния P-гликопротеин за разположението и ефектите на централно действащи лекарства и за патогенезата на заболявания на ЦНС // Eur. Арх. Клиника по психиатрия. Neurosci. - 2006, август. -

Vol. 256. - ? 5. - С. 281-286.

Tsao N., Hsu H.P., Wu C.M. et al.Факторът на туморната некроза-алфа причинява повишена пропускливост на кръвно-мозъчната бариера по време на сепсис // J. Med. Microbiol. - 2001. - кн. 50. - ? 9. - С. 812-821.

Цуджи А.Кръвно-мозъчната бариера и доставянето на лекарства в ЦНС // -

Tunkela A., Scheld W.M.Патогенеза и патофизиология на бактериалния менингит // Ann. Rev. Med. - 1993. - кн. 44. - С. 103-120.

Ушигоме Ф., Таканага Х., Мацуо Х. и др.Механизъм на поемане на валпроева киселина в клетъчна линия на хориокарцином на човешка плацента (BeWo) // Eur. Дж.

Pharmacol. - 2001. - кн. 417. - С. 169-176.

Utoguchi N., Audus K.L.Медииран от носител транспорт на валпроева киселина в BeWo клетки, човешка трофобластна клетъчна линия // Int. J. Pharm. - 2000. - кн. 195. - С. 115-124.

Уорд Р.М.Лекарствена терапия на плода // J. Clin. Pharmacol. - 1993. -

Vol. 33. - С. 780-789.

Уилямс К.С., Хики У.Ф.Имунология на множествената склероза // Clin. Neurosci. - 1994. - кн. 2. - С. 229-245.

Wu X., Huang W., Prasad P.D.Функционални характеристики и модел на тъканно разпределение на транспортер на органични катиони 2 (OCT2), транспортер на органични катиони/карнитин // J. Pharmacol. Exp. Там. - 1999. - кн. 290. -

Zhang Y., Han H., Elmquist W.F.Експресия на различни хомолози на свързани с множествена лекарствена резистентност протеини (MRP) в ендотела на мозъчните микросъдове

ГЛАВА 19 ПРИЛОЖНИ АСПЕКТИ НА ФАРМАКОКИНЕТИКАТА НА НЯКОИ АНТИАРИТМИЧНИ ЛЕКАРСТВА

ГЛАВА 20 МЕТОДИ ЗА КОЛИЧЕСТВЕНО ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ЛЕКАРСТВА В КРЪВНА ПЛАЗМА НА ПАЦИЕНТИ ЧРЕЗ ВИСОКОЕФЕКТИВНА ТЕЧНА ХРОМАТОГРАФИЯ

Хистохематична бариера -това е набор от морфологични структури, физиологични и физикохимични механизми, които функционират като едно цяло и регулират потока на веществата между кръвта и органите.

Хистохематичните бариери участват в поддържането на хомеостазата на тялото и отделните органи. Поради наличието на хистохематични бариери, всеки орган живее в своя собствена специална среда, която може да се различава значително от състава на отделните съставки. Особено мощни бариери съществуват между мозъка, кръвта и тъканите на половите жлези, кръвта и влагата в камерите на окото и кръвта на майката и плода.

Хистохематичните бариери на различните органи имат както различия, така и редица Общи чертисгради. Директният контакт с кръвта във всички органи има бариерен слой, образуван от ендотела на кръвоносните капиляри. В допълнение, структурите на HGB са основната мембрана (среден слой) и адвентициални клетки на органи и тъкани (външен слой). Хистохематичните бариери, променяйки пропускливостта си за различни вещества, могат да ограничат или улеснят доставката им до органа. Те са непроницаеми за редица токсични вещества, което показва тяхната защитна функция.

Най-важните механизми, осигуряващи функционирането на хистохематичните бариери, се обсъждат допълнително на примера на кръвно-мозъчната бариера, чието присъствие и свойства лекарят особено често трябва да вземе предвид при употребата лекарстваи различни ефекти върху тялото.

Кръвно-мозъчна бариера

Кръвно-мозъчна бариерае набор от морфологични структури, физиологични и физикохимични механизми, които функционират като едно цяло и регулират потока на веществата между кръвта и мозъчната тъкан.

Морфологичната основа на кръвно-мозъчната бариера е ендотелът и базалната мембрана на мозъчните капиляри, интерстициални елементи и гликокаликс, астроцити на невроглията, покриващи цялата повърхност на капилярите с техните крака. Транспортните системи на ендотела на капилярните стени участват в движението на веществата през кръвно-мозъчната бариера, включително везикуларен транспорт на вещества (пино- и екзоцитоза), транспорт през канали с или без участието на протеини-носители, ензимни системи, които модифицират или унищожават входящи вещества. Вече беше споменато, че специализирани водни транспортни системи работят в нервната тъкан, използвайки аквапориновите протеини AQP1 и AQP4. Последните образуват водни канали, които регулират образуването на цереброспинална течност и обмена на вода между кръвта и мозъчната тъкан.

Мозъчните капиляри се различават от капилярите в други органи по това, че ендотелните клетки образуват непрекъсната стена. В точките на контакт външните слоеве на ендотелните клетки се сливат, образувайки така наречените „тесни връзки“.

Кръвно-мозъчната бариера изпълнява защитни и регулаторни функции за мозъка.Той защитава мозъка от действието на редица вещества, образувани в други тъкани, чужди и токсични вещества, участва в транспорта на вещества от кръвта към мозъка и е важен участник в механизмите на хомеостазата на междуклетъчната течност на мозъка и цереброспиналната течност.

Кръвно-мозъчната бариера е селективно пропусклива за различни вещества. Някои биологично активни вещества, като катехоламини, практически не преминават през тази бариера. Единствените изключения са малки участъци от бариерата на границата с хипофизната жлеза, епифизната жлеза и някои области, където пропускливостта на кръвно-мозъчната бариера за много вещества е висока. В тези области се откриват канали и междуендотелни празнини, проникващи в ендотела, през които веществата проникват от кръвта в извънклетъчната течност на мозъчната тъкан или в самия мозък. Високата пропускливост на кръвно-мозъчната бариера в тези области позволява биологични активни вещества(цитокини) достигат онези неврони на хипоталамуса и клетките на жлезите, върху които е затворена регулаторната верига на невроендокринните системи на тялото.

Характерна особеност на функционирането на кръвно-мозъчната бариера е възможността за промяна на нейната пропускливост за редица вещества в различни условия. По този начин кръвно-мозъчната бариера е в състояние, чрез регулиране на пропускливостта, да промени връзката между кръвта и мозъка. Регулирането се осъществява чрез промяна на броя на отворените капиляри, скоростта на кръвния поток, промени в пропускливостта на клетъчните мембрани, състоянието на междуклетъчното вещество, активността на клетъчните ензимни системи, пино- и екзоцитоза. Пропускливостта на BBB може да бъде значително нарушена при условия на исхемия на мозъчната тъкан, инфекция, развитие възпалителни процесив нервната система, нейното травматично увреждане.

Смята се, че кръвно-мозъчната бариера, макар и да създава значителна пречка за проникването на много вещества от кръвта в мозъка, същевременно позволява същите вещества, образувани в мозъка, да преминават добре в обратната посока - от мозък към кръвта.

Пропускливостта на кръвно-мозъчната бариера за различни вещества варира значително. Мастноразтворимите вещества, като правило, проникват в BBB по-лесно от водоразтворимите вещества. Лесно прониква през кислород, въглероден диоксид, никотин, етанол, хероин, мастноразтворими антибиотици ( хлорамфениколи т.н.)

Липидно-неразтворимата глюкоза и някои основни аминокиселини не могат да преминат в мозъка чрез проста дифузия. Въглехидратите се разпознават и транспортират от специални транспортери GLUT1 и GLUT3. Тази транспортна система е толкова специфична, че прави разлика между стереоизомерите на D- и L-глюкозата: D-глюкозата се транспортира, но L-глюкозата не. Транспортът на глюкоза в мозъчната тъкан е нечувствителен към инсулин, но се инхибира от цитохалазин В.

Транспортерите участват в транспортирането на неутрални аминокиселини (например фенилаланин). Активните транспортни механизми се използват за транспортиране на редица вещества. Например, поради активен транспорт, Na +, K + йони и аминокиселината глицин, която действа като инхибиторен медиатор, се прехвърлят срещу концентрационни градиенти.

По този начин преносът на вещества чрез различни механизми се осъществява не само през плазмените мембрани, но и чрез структурите на биологичните бариери. Изследването на тези механизми е необходимо, за да се разбере същността на регулаторните процеси в организма.