Які антибіотики проникають через гематоенцефалічний бар'єр. Гематоенцефалічний бар'єр – безпека метаболізму. Внутрішньочерепні гнійно-септичні ускладнення

Ліки, що мають опис у цьому довіднику, проникають через гематоенцефалічний бар'єр: антимікробний засіб (антибіотик) ніфурател (торгове найменування ліки Макмірор) та цілий ряд інших.

Не проникають: антибактеріальний засіб (антибіотик) амоксицилін ( торгові найменування: Амоксисар, Амоксициллин, Амоксициллин в капсулах 0,25 г, Амоксициллин Ватхэм, Амоксициллин ДС, Амоксициллин натрия стерильный, Амоксициллин Сандоз, Амоксициллин-ратиофарм, Амоксициллин-ратиофарм 250 ТС, Амоксициллина порошок для суспензии 5 г, Амоксициллина таблетки, Амоксициллина тригидрат, Амоксициллина тригідрат (Пуримокс), Амосін Гоноформ, Грамокс-Д, Грюнамокс, Данемокс, Оспамокс, Флемоксин Солютаб, Хіконцил, Екобол) та інші.

При подразненні нервової клітини збільшується проникність клітинної мембрани, у результаті іони натрію починають проникати всередину волокна. Надходження позитивно заряджених іонів натрію знижує електронегативність на внутрішній стороні мембрани, різниця потенціалів на мембрані зменшується. Зниження мембранного потенціалу спокою називається деполяризацією мембрани. Якщо роздратування досить сильне, то зміна мембранного потенціалу досягає порогової величини, так званого критичного рівня деполяризації, в результаті чого виникає потенціал дії. Розвиток потенціалу дії зумовлений іонними струмами. У момент, коли реєструється пік потенціалу дії, відбувається лавиноподібне входження іонів натрію через натрієві канали мембрани внутрішньо нервового волокна. Тому внутрішня сторонамембрани тимчасово заряджається позитивно. Майже одночасно починається повільне збільшення проникності для іонів калію, що виходять із клітини. Висока натрієва проникність дуже короткочасна - вона триває всього частки мілісекунд, після чого ворота натрієвих каналів закриваються. До цього моменту досягає великої величини калієва проникність. Іони калію спрямовуються назовні. У процесі відновлення після потенціалу дії робота натрій-калієвого насоса забезпечує «відкачування» іонів натрію назовні і "накачування" іонів калію всередину, тобто. повернення до вихідної асиметрії їх концентрацій по обидві сторони мембрани, що призводить до відновлення вихідного рівня поляризації мембрани (потенціалу спокою). якщо подразникове подразнення), або розвивається максимальна для даних умов амплітуда потенціалу - реакція «Всі» (якщо роздратування надпорогове). Під час розвитку потенціалу дії мембрана повністю втрачає збудливість, тобто ніяке роздратування в цей період не. може спричинити розвиток нового потенціалу дії. Цей стан повної незбудливості називається абсолютною реф-рактерністю. Як зазначено вище, розвиток потенціалу дії пов'язаний з підвищенням проникності мембрани для іонів натрію. У період розвитку потенціалу дії мембрана на короткий час інактивується, тобто втрачає здатність відповідати на будь-які дії новим підвищенням натрієвої проникності. Інактивація мембрани виключає можливість повторного розвиткупотенціалу дії Слідом за періодом абсолютної рефрактерності слід період відносної рефрактерності, коли збудлива освіта здатна відповідати збудженням (розвитком потенціалу дії) тільки на дуже сильні роздратування. Поступово збудливість поновлюється до нормального рівня. Властивість рефрактерна забезпечує, зокрема, одностороннє проведення імпульсу по нервовому волокну. Тривалість періоду рефрактерності визначає важливу характеристику збудливого утворення (нервового волокна, нервових та м'язових клітин) – лабільність (Н. Є. Введенський). Лабільність збудливої ​​освіти можна охарактеризувати максимальним числом імпульсів (потенціалів дії), яке здатне відтворити в 1 с. Чим коротший період рефрактерності, тим вища лабільність.

9. А. Нейромедіатори та нейрогормони Нервові клітини керують функціями організму за допомогою хімічних сигнальних речовин, нейромедіаторів та нейрогормонів. Нейромедіатори - короткоживучі речовини локальної дії; вони виділяються в синаптичну щілину та передають сигнал сусіднім клітинам. Нейрогормони - довгоживучі речовини дальньої дії, що надходять у кров. Однак кордон між двома групами досить умовний, оскільки більшість медіаторів одночасно діє як гормони. Сигнальні речовини – нейромедіатори (або нейромодулятори) повинні задовольняти низку критеріїв. Насамперед вони повинні продукуватися нейронами та зберігатися в синапсах; при надходженні нервового імпульсу вони повинні виділятися в синаптичну щілину, вибірково зв'язуватись зі специфічним рецептором на постсинаптичній мембрані іншого нейрона або м'язової клітини, стимулюючи ці клітини до виконання ними своїх специфічних функцій. Б. Хімічна будоваза хімічним властивостямнейромедіатори поділяються на кілька груп. У таблиці на схемі наведено найважливіші представники нейромедіаторів - більш ніж 50 сполук. Найбільш відомим і найчастіше зустрічається нейромедіатором є ацетилхолін, складний ефір холіну і оцтової кислоти. До нейромедіаторів належать деякі амінокислоти, а також біогенні аміни, що утворюються при декарбоксилюванні амінокислот (див. рис. 183). Відомі нейромедіатори пуринового ряду – похідні аденіну. Найбільшу групу утворюють пептиди та білки. Невеликі пептиди часто несуть на N-кінці залишок глутамінової кислоти у вигляді циклічного піроглутамату (5-оксопролін; однолітерний код:

10. Амінокислоти відіграють важливу роль у метаболізмі та функціонуванні ЦНС. Це не лише винятковою роллю амінокислот як джерел синтезу великої кількості біологічно важливих сполук, як-от білки, пептиди, деякі ліпіди, ряд гормонів, вітамінів, біологічно активних амінів. Амінокислоти та їх деривати беруть участь у синаптичній передачі, у здійсненні міжнейрональних зв'язків як нейротрансмітери та нейромодулятори. Істотною є також їх енергетична значимість, бо амінокислоти глутамінової групи безпосередньо пов'язані з циклом трикарбонових кислот. Узагальнюючи дані про обмін вільних амінокислот у головному мозку, можна зробити такі висновки:
1. Велика здатність нервової тканини підтримувати відносну сталість рівнів амінокислот.
2. Вміст вільних амінокислот у головному мозку у 8 – 10 разів вищий, ніж у плазмі крові.
3. Існування високого концентраційного градієнта амінокислот між кров'ю та мозком за рахунок вибіркового активного перенесення через гематоенцефалічний бар'єр.
4. Високий вміст глутамату, глутаміну, аспарагінової, N-ацетиласпарагінової кислот та ГАМК. Вони становлять 75% пулу вільних амінокислот головного мозку.
5. Виражена регіональність вмісту амінокислот у різних відділах мозку.
6. Існування компартменталізованих фондів амінокислот у різних субклітинних структурах нервових клітин.
7. Ароматичні амінокислоти мають особливе значення як попередники катехоламінів та серотоніну.

12. ОСОБЛИВОСТІ МЕТАБОЛІЗМУ НЕРВНОЇ ТКАНИНИ Дихання Перед головного мозку припадає 2–3% від маси тіла. У той же час споживання кисню головним мозком у стані фізичного спокою досягає 20–25% від загального споживання його всім організмом, а у дітей віком до 4 років мозок споживає навіть 50% кисню, що утилізується всім організмом. Про розміри споживання головним мозком із крові різних речовин, у тому числі кисню, можна судити з артеріовенозної різниці. Встановлено, що під час проходження через мозок кров втрачає близько 8 об.% кисню. За 1 хв на 100 г мозкової тканини припадає 53-54 мл крові. Отже, 100 г мозку споживає за 1 хв 3,7 мл кисню, а весь головний мозок (1500 г) – 55,5 мл кисню. Газообмін мозку значно вищий за газообмін інших тканин, зокрема він перевищує газообмін м'язової тканини майже в 20 разів. Інтенсивність дихання для різних галузей головного мозку неоднакова. Наприклад, інтенсивність дихання білої речовини вдвічі нижча, ніж сірого (щоправда, у білій речовині менше клітин). Особливо інтенсивно витрачають кисень клітини кори мозку та мозочка. Поглинання кисню головним мозком значно менше при наркозі. Навпаки, інтенсивність дихання мозку зростає зі збільшенням функціональної активності.

Ні для кого не є секретом, що організм повинен підтримувати постійність своєї внутрішнього середовища, або гомеостаз, витрачаючи для цього енергію, інакше він не відрізнятиметься від неживої природи. Так, шкіра захищає наш організм від зовнішнього світу на органному рівні.

Але виявляється, значення мають інші бар'єри, які утворюються між кров'ю і деякими тканинами. Вони називаються гістогематичними. Ці бар'єри необхідні з різних причин. Іноді слід механічно обмежити проникнення крові до тканин. Прикладами таких бар'єрів є:

• гематоартикулярний бар'єр – між кров'ю та суглобовими поверхнями;

• гематоофтальмічний бар'єр – між кров'ю та світлопровідними середовищами очного яблука.

Всі знають, на своєму досвіді, що, обробляють м'ясо видно, що поверхня суглобів завжди позбавлена ​​контакту з кров'ю. У тому випадку, якщо кров виливається в порожнину суглоба (гемартроз), вона сприяє його заростанню, або анкілозу. Зрозуміло, чому потрібен гематоофтальмічний бар'єр: всередині очі є прозорі середовища, наприклад, скловидне тіло. Його завдання - якнайменше поглинати проходить світло. У тому випадку, якщо не буде цього бар'єру, то кров проникатиме у склоподібне тіло, і ми будемо позбавлені можливості бачити.

Що таке гематоенцефалічний бар'єр?

Один із найцікавіших та загадкових гістогематичних бар'єрів – це гематоенцефалічний бар'єр, або перешкода між капілярною кров'ю та нейронами центральної нервової системи. Говорячи сучасною, інформаційною мовою, між капілярами та речовиною головного мозку існує повністю «захищене з'єднання».

Сенс гематоенцефалічного бар'єру (абревіатура – ​​гематоенцефалічний бар'єр) полягає в тому, що нейрони не вступають у безпосередній контакт з капілярною мережею, а взаємодіють з живильними капілярами через «посередників». Цими посередниками є астроцити, або клітини нейроглії.

Нейроглія – це допоміжна тканина центральної нервової системи, яка виконує безліч функцій, наприклад, опорну, підтримуючи нейрони, і трофічну, живлячи їх. У даному випадку, астроцити безпосередньо забирають із капіляра все, що потрібно нейронам, і передають їм. Одночасно вони контролюють, щоб у головний мозок не потрапили шкідливі та чужорідні речовини.

Таким чином, через гематоенцефалічний бар'єр не проходять не тільки різні токсини, а й багато ліків, і це становить предмет дослідження сучасної медицини, оскільки з кожним днем ​​кількість препаратів, що реєструються для лікування захворювань головного мозку, а також антибактеріальних та противірусних препаратів, все збільшується. .

Трішки історії

Відомий лікар і мікробіолог, Пауль Ерліх, став світовою знаменитістю завдяки винаходу сальварсану, або препарату № 606, який став першим, нехай токсичним, але ефективним препаратом для лікування застарілого сифілісу. Ці ліки містили миш'як.

Але Ерліх також дуже багато експериментував із барвниками. Він був упевнений, що точно так, як барвник щільно пристає до тканини (індиго, пурпур, кармін), він пристане і до хвороботворного мікроорганізму, варто тільки знайти таку речовину. Звичайно, він повинен не тільки міцно фіксуватись на мікробній клітині, але й бути смертельним для мікробів. Безперечно, «підлив олії у вогонь» той факт, що він одружився з дочкою відомого і заможного фабриканта – текстильника.

І Ерліх почав експериментувати з різними та дуже отруйними фарбами: аніліновими та трипановими.

Розкриваючи лабораторних тварин, він переконувався, що барвник проникає у всі органи та тканини, але не має можливості дифундувати (проникати) у головний мозок, який залишався блідим.

Спочатку його висновки були невірними: він припустив, що просто барвник не забарвлює мозок через те, що в ньому багато жиру, і він відштовхує фарбу.

А потім відкриття, що передували відкриттю гематоенцефалічного бар'єру, посипалися, як із рогу достатку, і сама ідея стала поступово оформлятися в умах вчених. Найбільше значення мали такі експерименти:

• якщо ввести барвник внутрішньовенно, то максимум, що він здатний пофарбувати – це хоріоїдальні судинні сплетення шлуночків головного мозку. Далі йому «шлях закритий»;

• якщо примусово ввести барвник у ліквор, виконавши люмбальну пункцію, мозок забарвлювався. Проте, «назовні» з ліквору барвник не потрапляв, та інші тканини залишалися безбарвними.

Після цього цілком логічно було припущено, що ліквор – це рідина, яка перебуває «по той бік» перешкоди, головне завдання якої – захистити центральну нервову систему.

Вперше термін гематоенцефалічний бар'єр з'явився в 1900 році, сто шістнадцять років тому. В англомовній медичної літературивін називається "blood-brain barrier", а в російській мові назва прищепилося у вигляді "гематоенцефалічного бар'єру".

Надалі цей феномен вивчався докладно. Перед Другої світової війни з'явилися дані про те, що є гематоенцефалічний і гематолікворний бар'єр, а також є гематоневральний варіант, який знаходиться не в ЦНС, а розташований в периферичних нервах.

Будова та функції бар'єру

Саме від безперебійної роботи гематоенцефалічного бар'єру залежить наше життя. Адже наш головний мозок споживає п'яту частину всієї кількості кисню та глюкози, і при цьому його вага становить не 20% усієї маси тіла, а близько 2%, тобто споживання мозком поживних речовин та кисню в 10 разів вище за середнє арифметичне значення.

На відміну, наприклад, від клітин печінки, мозок працює лише «на кисні», і аеробний гліколіз – це єдиний можливий варіантіснування всіх без винятку нейронів. Якщо протягом 10-12 секунд харчування нейронів припиняється, то людина втрачає свідомість, а після зупинки кровообігу, перебуваючи в стані клінічної смерті, шанси на повне відновленняфункції мозку існують лише протягом 5-6 хвилин.

Цей час збільшується при сильному охолодженні організму, але при нормальній температурітіла остаточна загибель мозку відбувається через 8-10 хвилин, тому лише інтенсивна діяльність гематоенцефалічних барів дозволяє нам бути «у формі».

Відомо, що багато неврологічних захворювань розвиваються тільки внаслідок того, що порушена проникність гематоенцефалічного бар'єру у бік його підвищення.

Ми не будемо докладно вдаватися в гістологію та біохімію структур, що становлять бар'єр. Зазначимо лише, що будова гематоенцефалічного бар'єру включає особливу структуру капілярів. Відомі такі особливості, що призводять до появи бар'єру:

• щільні контакти між ендотеліальними клітинами, що вистилають капіляри зсередини.

В інших органах та тканинах ендотелій капілярів виконаний «недбало», і між клітинами є великі проміжки, через які відбувається вільний обмін тканинною рідиною з периваскулярним простором. Там, де капіляри формують гематоенцефалічний бар'єр, клітини ендотелію розташовані дуже щільно і герметичність не порушується;

• енергетичні станції - мітохондрії в капілярах перевищує фізіологічну потребу в таких в інших місцях, оскільки гематоенцефалічний бар'єр вимагає великих витрат енергії;

• висота клітин ендотелію суттєво нижча, ніж у судинах іншої локалізації, а кількість транспортних ферментів у цитоплазмі клітини значно вища. Це дозволяє відвести велику роль трансмембранного цитоплазматичного транспорту;

• ендотелій судин у своїй глибині містить щільну, скелетоутворюючу базальну мембрану, до якої зовні прилягають відростки астроцитів;

Крім особливостей ендотелію, зовні від капілярів існують спеціальні допоміжні клітини – перицити. Що таке періцит? Це клітина, яка може зовні регулювати просвіт капіляра, а при необхідності може володіти функціями макрофагу, до захоплення та знищення шкідливих клітин.

Тому, ще не дійшовши нейронів, ми можемо відзначити дві лінії захисту гематоенцефалічного бар'єру.: перша – це щільні сполуки ендотеліоцитів та активний транспорт, а друга – це макрофагальна активність перицитів.

Далі гематоенцефалічний бар'єр включає в себе велика кількістьастроцитів, які й становлять найбільшу масуцієї гістогематичної перепони. Це невеликі клітини, які оточують нейрони, і, за визначенням їхньої ролі, вміють «майже все».

Вони постійно обмінюються речовинами з ендотелією, контролюють збереження щільних контактів, активність перицитів та просвіт капілярів. Крім того, головному мозку потрібен холестерин, але він не може проникнути з крові ні в ліквор, ні пройти крізь гематоенцефалічний бар'єр. Тому астроцити беруть він синтез, крім основних функцій.

До речі, одним із факторів патогенезу розсіяного склерозу є порушення мієлінізації дендритів та аксонів. А для утворення мієліну потрібний холестерин. Тому роль дисфункції ГЕБ у розвитку демієлінізуючих захворювань є встановленою, і в Останнім часомвивчається.

Там, де немає бар'єрів

А чи є такі місця у центральній нервової системи, де немає гематоенцефалічного бар'єру? Здавалося б, це неможливо: стільки праць було прикладено до того, щоб створити кілька рівнів захисту від зовнішніх шкідливих речовин. Але, виявляється, у деяких місцях гематоенцефалічний бар'єр не становить єдину «стіну» захисту, а в ньому є отвори. Вони потрібні для тих речовин, які виробляються головним мозком і вирушають на периферію як команди: це гормони гіпофіза. Тому є вільні ділянки, якраз у зоні гіпофіза та епіфіза. Вони існують, щоб гормони та нейротрансмітери могли вільно проникати в кров.

Існує й інша зона, вільна від гематоенцефалічних барів, яка знаходиться в районі ромбовидної ямки або дна 4 шлуночка головного мозку. Там знаходиться блювотний центр. Відомо, що блювота може виникати не тільки внаслідок механічного подразнення задньої стінки глотки, але й за наявності токсинів, що потрапили до крові. Тому саме в цій галузі існують особливі нейрони, які постійно виробляють «моніторинг» якості крові на наявність шкідливих речовин.

Як тільки їхня концентрація досягне певної величини, ці нейрони активуються, викликаючи почуття нудоти, а потім і блювання. Заради справедливості треба сказати, що не завжди блювання пов'язане з концентрацією шкідливих речовин. Іноді при значному підвищенні внутрішньочерепного тиску (при гідроцефалії, менінгітах) блювотний центр активується внаслідок прямого надлишкового тиску при розвитку синдрому

За визначенням Штерн, (ГЕБ, blood-brain barrier (BBB)) - це сукупність фізіологічних механізмів та відповідних анатомічних утворень у центральній нервовій системі, що беруть участь у регулюванні складу цереброспінальної рідини (ЦСЖ). Це визначення з книги Покровського та Коротько "Фізіологія людини".

Гематоенцефалічний бар'єр регулює проникнення з крові в мозок біологічно активних речовин, метаболітів, хімічних речовин, що впливають на чутливі структури мозку, перешкоджає надходженню в мозок чужорідних речовин, мікроорганізмів, токсинів.
У уявленнях про гематоенцефалічний бар'єр як основні положення підкреслюється наступне:
1) проникнення речовин у мозок здійснюється головним чином не через лікворні шляхи, а через кровоносну систему на рівні капіляр – нервова клітина;
2) гематоенцефалічний бар'єр є більшою мірою не анатомічною освітою, а функціональним поняттям, що характеризує певний фізіологічний механізм. Як будь-який існуючий в організмі фізіологічний механізм, гематоенцефалічний бар'єр знаходиться під регулюючим впливом нервової та гуморальної систем;
3) серед керуючих гематоенцефалічним бар'єром факторів провідним є рівень діяльності та метаболізму нервової тканини.
Основною функцією, що характеризує гематоенцефалічний бар'єр, є проникність клітинної стінки. Необхідний рівень фізіологічної проникності, адекватний функціональному стану організму, зумовлює динаміку надходження до нервових клітин мозку фізіологічно активних речовин.
Проникність гематоенцефалічного бар'єру залежить від функціонального стану організму, вмісту крові медіаторів, гормонів, іонів. Підвищення їхньої концентрації в крові призводить до зниження проникності гематоенцефалічного бар'єру для цих речовин.

Гістологічна структура

Функціональна схема гематоенцефалічного бар'єру включає поряд з гістогематичним бар'єром нейроглію і систему лікворних просторів. Гістогематичний бар'єр має подвійну функцію: регуляторну та захисну. Регуляторна функція забезпечує відносну сталість фізичних та фізико-хімічних властивостей, хімічного складу, фізіологічної активності міжклітинного середовища органу залежно від його функціонального стану. Захисна функція гістогематичного бар'єру полягає у захисті органів від надходження чужорідних чи токсичних речовин ендо- та екзогенної природи.
Провідним компонентом гематоенцефалічного бар'єру, який забезпечує його функції, є стінка капіляра мозку. Існують два механізми проникнення речовини в клітини мозку:
- через цереброспінальну рідину, яка служить проміжною ланкою між кров'ю та нервовою або гліальною клітиною, яка виконує поживну функцію (так званий лікворний шлях)
- Через стінку капіляра.
У дорослого організму основним шляхом руху речовини до нервових клітин є гематогенний (через стінки капілярів); Лікворний шлях стає допоміжним, додатковим.

Морфологічним субстратом гематоенцефалічних бар'єрів є анатомічні елементи, розташовані між кров'ю і нервовими клітинами (так звані міжендотеліальні контакти, що охоплюють клітину у вигляді тісного кільця і ​​перешкоджають проникненню речовин з капілярів). Відростки гліальних клітин (кінцеві ніжки астроцитів), що оточують капіляр, стягують його стінку, що зменшує поверхню фільтраційної капіляра, перешкоджає дифузії макромолекул. Згідно з іншими уявленнями, гліальні відростки є каналами, здатними вибірково екстрагувати з кровотоку речовини, необхідних харчування нервових клітин, і повертати в кров продукти їх обміну. Важливе значення функції ГЕБ надається так званому ферментному бар'єру. У стінках мікросудин мозку, що оточує їх сполучнотканинної строми, а також в судинному сплетенні виявлені ферменти, що сприяють нейтралізації і руйнуванню речовин, що надходять з крові. Розподіл цих ферментів неоднаковий у капілярах різних структур мозку, їх активність змінюється з віком, в умовах патології.

Функціонування ГЕБ

В основі функціонування гематоенцефалічних бар'єрів лежать процеси діалізу, ультрафільтрації, осмосу, а також зміна електричних властивостей, розчинності в ліпідах, тканинної спорідненості або метаболічної активності клітинних елементів. Важливе значення у функціонування надається ферментному бар'єру, наприклад, у стінках мікросудин мозку і навколишньої їх сполучнотканинної строми (гематоенцефалічний бар'єр) - виявлена ​​висока активність ферментів - холінестерази, карбоангідрази, ДОФА-декарбоксилази та ін. проникненню в мозок.
Водорозчинні молекули не можуть вільно дифундувати між кров'ю і ЦСЖ через непроникні жорстко зв'язані сполуки між епітеліальними клітинами судинних сплетень, натомість епітеліальні клітини переносять певні молекули з одного боку бар'єру на інший. Як тільки молекули потрапляють у ЦСЖ, вони дифундують через «протікаючий» епітеліальний шар і досягають інтерстиціальної рідини, навколишньої нейрони та гліальні клітини.
1.Ендотеліальна клітина
2.Щільне з'єднання
3. Церебральний капіляр
4.Нейрон
5.Глюкоза
6.Інтерстиціальна рідина
7. Гліальна клітина
8.Епендимний шар

1.Хороїдальне сплетення, епітеліальна клітина
2.Капіляр
3.Щільне з'єднання
4.Епендимний шар

Епітеліальні клітини переносять певні молекули з капілярів усередину шлуночків головного мозку. Потік іонів, що перетинає гематоенцефалічний бар'єр (кров-ЦСЖ) регулюється декількома механізмами в судинному сплетенні:
1.Кровоносна судина (плазма)
2.Базолатеральна (нижньобічна) поверхня
3. Епітеліальна клітина судинного сплетення
4.Жорсткий зв'язок
5.Шлуночки
6.Апікальна (верхня) поверхня
7.СМЖ у шлуночку
8. Іонний обмін

Молекули води в епітеліальних клітинах дисоціюють на іони водню та гідроксильні іони. Гідроксильні іони комбінуються з двоокисом вуглецю, який є продуктом клітинного метаболізму. На поверхні базолатеральних клітин іони водню обмінюються на позаклітинні іони натрію із плазми. У шлуночках мозку іони натрію активно переносяться через апікальну поверхню клітини (верхівку). Це супроводжується компенсаторним рухом іонів хлориду та бікарбонату у ЦСЖ. Для підтримки осмотичної рівноваги вода рухається у шлуночки.

Проникність та регулювання ГЕБ

ГЕБ розглядають як саморегулюючу систему, стан
якої залежить від потреб нервових клітин та рівня метаболічних
процесів не тільки в самому мозку, а й в інших органах та тканинах
організму. Проникність гематоенцефалічних бар'єрів неоднакова в різних відділах мозку,
селективна для різних речовин і регулюється нервовими та гуморальними
механізмами. Важлива роль у нейрогуморальної регуляціїфункцій ГЕБ
належить зміні інтенсивності метаболічних процесів у тканині
мозку, що доводиться пригнічуючим впливом метаболічних інгібіторів.
процесів на швидкість транспорту амінокислот у мозок та стимуляцією їх
поглинання субстратами окиснення.
Регуляція функцій гематоенцефалічного бар'єру здійснюється вищими відділами ЦНС та гуморальними факторами. Значна роль у регуляції відводиться гіпоталамо-гіпофізарної адреналової системи. При різних видах церебральної патології, наприклад, травмах, різних запальних ураженнях тканини мозку, виникає необхідність штучного зниження рівня проникності гематоенцефалічного бар'єру. Фармакологічними впливамиможна збільшити або зменшити проникнення в мозок різних речовин, що вводяться ззовні або циркулюють у крові. Проникнення в мозок в області гіпоталамуса, де гематоенцефалічний бар'єр «прорваний», різних патологічних агентів супроводжується різноманітною симптоматикою порушень вегетативної нервової системи. Є численні докази зниження захисної функціїгематоенцефалічний бар'єр під впливом алкоголю, в умовах емоційного стресу, перегрівання та переохолодження організму, впливу іонізуючого випромінювання і т. д. У той же час експериментально встановлена ​​здатність деяких препаратів, наприклад, пентаміну, етамінал-натрію, вітаміну Р зменшувати проникнення в мозок певних речовин.

гематоенцефалічний бар'єр-це система захисту мозку від зовнішніх пошкоджуючих факторів. Як говорилося вище, при травмах, патологічних процесах може порушуватися. Крім того, у деяких мікробів виробилися високоспеціалізовані механізми (поки що маловивчені) подолання цього бар'єру. Відомо, що віруси сказу та віруси простого герпесу (у людини) і реовірус (у експериментальних тварин) потрапляють у ЦНС, пересуваючись по нервах, а інкапсульовані бактерії та гриби мають поверхневі компоненти, що дозволяють їм проходити через гематоенцефалічний бар'єр.
Таким чином, механізми подолання гематоенцефалічного бар'єру є високоспеціалізованими. Так, вони є лише у певних серотипів збудників, здатних викликати менінгіт. Менінгіт новонароджених, наприклад, викликають тільки Streptococcus agalactiae, які відносяться до серотипу III. Інші серотипи теж патогенні, але викликають інфекційні процеси поза ЦНС. Така вибірковість, мабуть, визначається просторовою структурою капсульного полісахариду серотипу III, оскільки капсульні полісахариди інших серотипів містять самі компоненти, але мають іншу просторову структуру.

гематоенцефалічний бар'єр працює як селективний фільтр, що пропускає в цереброспінальну рідину одні речовини і не пропускає інші, які можуть циркулювати в крові, але далекі від мозкової тканини. Так, не проходять через гематоенцефалічний бар'єр адреналін, норадреналін, ацетилхолін, дофамін, серотонін, гамма-аміномасляна кислота (ГАМК), пеніцилін, стрептоміцин.

Білірубін завжди знаходиться в крові, але ніколи, навіть при жовтяниці, він не проходить у мозок, залишаючи незабарвленою лише нервову тканину. Тому важко отримати ефективну концентрацію будь-якого лікарського препарату, щоб він досяг паренхіми мозку. Проходять через гематоенцефалічний бар'єр морфій, атропін, бром, стрихнін, кофеїн, ефір, уретан, алкоголь і гамма-оксимасляна кислота (ГОМК). При лікуванні, наприклад, туберкульозного менінгіту, стрептоміцин вводять безпосередньо в цереброспінальну рідину, минаючи бар'єр за допомогою люмбальної пункції.

Необхідно врахувати незвичайність дії багатьох речовин, введених безпосередньо в цереброспінальну рідину. Трипановий синій при введенні в цереброспінальну рідину викликає судоми та смерть, аналогічна діянадає жовч. Ацетилхолін, введений безпосередньо в мозок, діє як адреноміметик (аналогічно адреналіну), а адреналін, навпаки, - як холіноміметик (аналогічно ацетилхоліну): артеріальний тискзнижується, виникає брадикардія, температура тіла спочатку знижується, та був підвищується.
Він викликає наркотичний сон, загальмованість та аналгезію. Іони К+ виступають як симпатоміметика, а Са2+ - парасимпатоміметика. Лобелін - рефлекторний стимулятор дихання, проникаючи через гематоенцефалічний бар'єр, викликає ряд побічних реакцій(Запаморочення, блювання, судоми). Інсулін при внутрішньом'язових ін'єкціяхзнижує вміст цукру крові, а при безпосередньому введенні в цереброспінальну рідину – підвищує.

Всі ліки, що випускаються у світі, поділяються на проникаючі і не проникають через гематоенцефалічний бар'єр. Це є великою проблемою - деякі ліки не повинні проникати (але проникають), а деякі навпаки - повинні проникати для досягнення терапевтичного ефектуале не можуть через свої властивості. Факмакологи займаються вирішенням цієї проблеми за допомогою комп'ютерного моделювання та експериментальних досліджень.

гематоенцефалічний бар'єр і старіння

Як говорилося вище, одна з найважливіших частин гематоенцефалічних бар'єрів-астроцити. Формування гематоенцефалічних бар'єрів і є їх основною функцією в мозку.
Проблема трансформації клітин (РГ) в зірчасті астроцити
постнатальний період розвитку є основою астроцитної теорії
старіння ссавців.
Наявне зникнення ембріональних радіальних шляхів міграції клітин
від місця їхньої проліферації до місць їхньої кінцевої локалізації в мозку
дорослої особини, що є причиною постмітотичності мозку
ссавців. Зникнення РГ індукує цілий системний каскад
процесів, які названі як механізм вікзалежного
самознищення ссавців (МВСМ) Зникнення клітин РГ робить
неможливою заміну нейронів, що вичерпали свій життєвий ресурс
(Бойко, 2007).
Вікові зміни гематоенцефалічних бар'єрів ще не вивчені повністю. При недостатньому функціонуванні гематоенцефалічних бар'єрів починається проникнення холестерину та аполіпопротеїну в тканину мозку, що веде до більшого пошкодження гематоенцефалічних бар'єрів.
Можливо, вивчивши вікові зміни гематоенцефалічних барів, вчені зможуть наблизитися до розгадки проблеми старіння.

Гематоенцефалічний бар'єр і хвороба Альцгеймера

Старіння мозку та нейродегенеративні захворювання пов'язані з оксидативним стресом, порушенням вмісту металів та запаленням, і далеко не останню роль у цьому грає гематоенцефалічний бар'єр. Наприклад, рецептори глікозильованих білків (РГБ) і протеїн-1, пов'язаний з рецепторами ліпопротеїну низької щільності (П1-РЛП), вбудовані в структуру гематоенцефалічних бар'єрів, відіграють основну роль у регуляції обміну бета-амілоїду в ЦНС, і зміна активності цих двох рецепторів може сприяти накопиченню бета-амілоїду в ЦНС з подальшим розвитком запалення, порушенням балансу між мозковим кровообігом та метаболізмом, зміною синаптичної передачі, пошкодженням нейронів та відкладенням амілоїду в паренхімі та судинах головного мозку. А в результаті – хвороба Альцгеймера. Накопичення аполіпопротеїну в периваскулярному (околосудинному) просторі - ключовий момент у розвитку цього страшного захворювання, яке поширюється все з більшою швидкістю і вже вражає осіб молодше 40 років. Про роль аполіпопротеїну та пошкодження астроцитів гематоенцефалічних барів пишуть німецькі автори під керівництвом Dr. Dietmar R. Thal з Department of Neuropathology, University of Bonn.
Крім того, деякі дослідники вважають, що хвороба Альцгеймера може носити і аутоімунну природу-проникнення церебрального протеїну в кровотік через дефіцитарний гематоенцефалічний бар'єр. У судинної системиутворюються антитіла, що атакують мозок при повторному переході через бар'єр.

Багато вчених пов'язують розвиток нейродегенеративних захворювань і підтримання нервових стовбурових клітин з активністю ABC transporters-АТФ-зв'язувальних транспортерів. ABCB-сімейство цих транспортерів виявлено в гематоенцефалічних барах. У нещодавній статті дослідницької групи під керівництвом професора Jens Pahnke з Neurodegeneration Research Laboratory (NRL), Department of Neurology, University of Rostock обговорюються накопичені дані. Вчені вважають, що завдяки вивченню ролі та функціонування ABC transporters можна буде глибше зрозуміти патогенез хвороби Альцгеймера, створити нові підходи до терапії та математичні методи для розрахунку ризику.
У квітні 2008 року в BBC News з'явилося повідомлення Джонатана Гейгера з University of North Dakota про те, що щоденне вживання однієї чашки кави на день зміцнює гематоенцефалічний бар'єр, захищаючи мозок від шкідливого впливу холестерину. Дослідники під керівництвом Джонатана Гейгера годували кроликів їжею із високим вмістом холестерину. Крім того, деякі тварини щодня отримували воду, що містить 3 мг кофеїну (що еквівалентно одній чашці кави). Через 12 тижнів у кроликів, які отримували кофеїн, гематоенцефалічний бар'єр виявився значно міцнішим, ніж у їхніх побратимів, які вживали звичайну воду, повідомив Гейгер. Гістологічне дослідження мозку кроликів показало підвищення активності астроцитів – клітин мікроглії мозку, а також зниження проникності гематоенцефалічних бар'єрів. Нові дані можу допомогти в боротьбі з хворобою Альцгеймера, при якій відбувається підвищення рівня холестерину в крові пацієнтів і, як наслідок, руйнування гематоенцефалічних барв, вважають учені.

Іншим засобом від хвороби Альцгеймера можуть стати іонофори-аналоги 8-гідроксихіноліну (PBT2), які діють на метал-індуковану агрегацію амілоїду. У 2006 році вчені з Department of Chemical and Biological Engineering, University of Wisconsin-Madison під керівництвом Eric V. Shusta продемонстрували здатність нервових стовбурових клітин ембріонального мозку щурів стимулювати придбання клітинами кровоносних судин властивостей гематоенцефалічного бар'єру.
У роботі використовувалися стовбурові клітини мозку, які вирощуються у вигляді нейросфер. Такі клітини синтезують фактори, вплив яких на ендотеліальні клітини, що вистилають внутрішню поверхню судин мозку, змушує їх формувати щільний бар'єр, що не пропускає малі молекули, які зазвичай вільно проникають через судинну стінку.
Автори відзначають, що формування такого зародкового гематоенцефалічного бар'єру відбувається навіть за повної відсутності астроцитів – клітин, які забезпечують підтримку структури та функціонування структур мозку, у тому числі гематоенцефалічного бар'єру, але з'являються у великих кількостях тільки після народження.
Той факт, що клітини мозку, що розвиваються, стимулюють перетворення ендотеліальних клітин на клітини гематоенцефалічного бар'єру, не тільки проливає світло на механізми, що забезпечують безпеку мозку. Автори планують створити аналогічну модель гематоенцефалічного бар'єру з використанням людських ендотеліальних та нервових стовбурових клітин. Якщо їх спроби увінчаються успіхом, то в розпорядженні дослідників-фармакологів незабаром з'явиться функціонуюча модель людського гематоенцефалічного бар'єру, що допомагає у подоланні перешкод, що стоять на шляху нейробіологів, лікарів та розробників лікарських засобів, які намагаються знайти способи доставки в мозок.

На закінчення

На закінчення хотілося б сказати, що гематоенцефалічний бар'єр-дивовижна структура, яка захищає наш мозок. Зараз ведеться безліч досліджень гематоенцефалічних бар'єрів, в основному їх ведуть фармакологічні компанії і ці дослідження мають на меті визначення проникності гематоенцефалічних бар'єрів для різних речовин, в основному кандидатів на роль ліків від тих чи інших захворювань. Але цього не достатньо. З проникністю гематоенцефалічних бар'єрів пов'язано страшне вік-асоційоване захворювання- хворобаАльцгеймер. З проникністю гематоенцефалічний бар'єр пов'язане старіння мозку. Старіння гематоенцефалічний бар'єр веде у себе старіння інших структур мозку, а метаболічні зміни у старіючому мозку ведуть у себе зміни функціонування гематоенцефалічний бар'єр.
Можна виділити кілька завдань для дослідників:
1) Визначення проникності гематоенцефалічних бар'єрів для різних речовин і аналіз накопичених експериментальних даних -необхідне для створення нових ліків.

2) Дослідження вікових змін гематоенцефалічних барв.

3) Вивчення можливостей регулювання функціонування ГЕБ.

4) Вивчення ролі змін гематоенцефалічних бар'єрів у виникненні нейродегенеративних захворювань

Зараз необхідні дослідження цих питань, тому що хвороба Альцгеймера "молодшає". Можливо, навчившись правильно регулювати функціональний стан гематоенцефалічних барів, навчившись зміцнювати його, навчившись розуміти глибинні метаболічні процесив мозку вчені знайдуть кошти від вік-асоційованих захворювань мозку і
старіння...

М.І. Савельєва, Є.А. Сокова

4.1. ЗАГАЛЬНІ УЯВЛЕННЯ ПРО РОЗПОДІЛ ЛІКАРСЬКИХ ЗАСОБІВ І ЗВ'ЯЗОК З БІЛКАМИ ПЛАЗМИ КРОВІ

Після отримання доступу до системного кровотоку через один із шляхів введення, ксенобіотики розподіляються в органах та тканинах. Серії фізичних та фізіологічних процесів, Які відбуваються одночасно, залежать від фізико-хімічних властивостей ЛЗ і тим самим формують різні способи розподілу їх в організмі. Приклади фізичних процесів - просте розведення чи розчинення препарату у внутрішньоклітинних та позаклітинних рідинах. Приклади фізіологічних процесів – зв'язування з білками плазми, доступність тканинних каналів та проникнення препарату через різні бар'єри організму. На розподіл препаратів можуть впливати такі фактори:

Кровотік;

Ступінь зв'язування із білками плазми;

Фізико-хімічні особливості препаратів;

Ступінь (глибина) та протяжність проникнення препаратів через фізіологічні бар'єри;

Ступінь елімінації, завдяки чому препарат безперервно видаляється з організму, і що становить конкуренцію феномену розподілу.

Кровоток

Кровоток- Обсяг крові, що досягає певної ділянки в організмі за одиницю часу. Відношення об'єм/час і величина кровотоку в різних сферах організму різняться. Повний кровообіг дорівнює 5000 мл/хв і відповідає серцевій пропускній здатності у стані спокою. Серцева пропускна здатність(хвилинний об'єм серця) – об'єм крові, накачаний серцем за одну хвилину. На додаток до хвилинного об'єму серця існує такий важливий фактор, як об'єм крові в різних частинахсистемного кровообігу. У середньому серце містить 7% від загального обсягу крові, легенева система - 9%, артерії - 13%, артеріоли та капіляри - 7%, а вени, венули і вся венозна система - 64%. Через проникні стінки капілярів відбувається обмін ЛЗ, поживних та інших речовин з інтерстиціальною рідиною органів/тканин, після чого капіляри зливаються з венулами, які поступово сходяться в великі вени. Внаслідок транскапілярного обміну препарат за рахунок різниці в тиску (осмотичний та гідростатичний тиск) між внутрішньою та зовнішньою частиною капіляра або градієнта концентрації транспортується крізь капілярну стінку у тканину. Доставка ксенобіотика до тих чи інших областей організму залежить від швидкості кровотоку та місця введення препарату.

Кровотік - основний фактор у розподілі ЛЗ в організмі людини, при цьому градієнт концентрації відіграє незначну роль (або взагалі не бере участі) у масовій доставці препарату до органів та тканин. Кровотік суттєво визначає швидкість доставки ЛЗ до певної області тіла та відображає відносний темп зростання концентрації ксенобіотика, при якому відбувається встановлення рівноваги між органом/тканиною та кров'ю. Кількість ЛЗ, збереженого або розподіленого в тканині, залежить від розміру тканини та фізико-хімічних особливостей препарату, коефіцієнта поділу між органом/тканиною та кров'ю.

Феномен, що обмежує кровотік(розподіл, обмежений перфузією; феномен обмеженої передачі; розподіл, обмежений прохідністю) - залежність транскапілярного обміну

та зберігання препарату у тканині від фізико-хімічних особливостей препарату.

Транскапілярний обмін препаратів, обмежений перфузією

Для того, щоб диференціювати між двома типами розподілу, припустимо, що капіляр – це порожнистий циліндр із довжиною Lі радіусом r , в якому тече кров зі швидкістю в позитивному напрямку х.Концентрація препарату в тканині навколо капіляра C тканина, а концентрація у крові - C кров. Препарат проходить через

капілярну мембрану рахунок градієнта концентрації між кров'ю і тканиною. Розглянемо ділянку або сегмент напряму між хі х+dx,де відмінність у масі потоку препарату між початком та кінцем сегмента dxі масі потоку крізь капілярну стінку. Запишемо рівність у наступній формі (4-1):

то рівняння (4-4) набуде вигляду:

Маса потоку крізь капілярну стінку в тканину. J тканинау виро-

чистої маси потоку, що залишає капіляр на певній довжині L(4-6):

Зробивши перетворення рівняння (4-6) за допомогою рівняння (4-5), отримуємо:

Знайдемо капілярний кліренс:

Капілярний кліренс – об'єм крові, з якого ксенобіотик поширюється на тканину в одиницю часу. Екстракційне відношення (відношення вилучення) розподілу:

Рівняння (4-9) може бути перетворено:

Рівняння (4-10) показує, що відношення вилучення виражає фракцію балансування між концентрацією препарату в тканині, артеріальних капілярах на венозній стороні капілярів. Порівняємо рівняння (4-5) і (4-10) отримаємо, що капілярний кліренс дорівнює кровотоку помноженому на відношення вилучення.

Розглянемо розподіл, обмежений дифузією (або розподіл, обмежений прохідністю). При Q>PSабо C артерія≈ C вена

препарат є слаболіпофільним і відношення вилучення - менше, ніж одиниця, а розподіл препарату обмежений дуже швидкою дифузією через капілярну мембрану. Визначимо масову передачу препарату у тканину:

Рухаюча сила передачі ксенобіотика в тканину - градієнт концентрації. Розглянемо розподіл, обмежений перфузією (або розподіл, обмежений кровотоком). При Q або З вена≈ C тканина концентрація препарату в тканині знаходиться в рівновазі

з концентрацією препарату на венозній стороні капілярів, і препарат є дуже ліпофільним. Відношення вилучення дорівнює або близько до одиниці, і тому поглинання препарату тканиною термодинамічно набагато вигідніше, ніж його присутність у крові, а розподіл обмежений лише швидкістю доставки препарату до тканини. Як тільки препарат досягає тканини, він негайно поглинається. Визначимо масову передачу препарату у тканину:

Зв'язування препаратів із білками

Зв'язування препаратів із білками плазми значно впливає на їх розподіл в організмі. Малі молекули ЛЗ, пов'язані з білками, можуть легко проникати крізь бар'єри. У зв'язку з цим розподіл ксенобіотика, пов'язаного з білком, відрізнятиметься від розподілу незв'язаного препарату. Взаємодія функціональних груп ЛЗ з мембранними або внутрішньоклітинними рецепторами може бути короткою. Зв'язування з білком як торкається розподіл препарату в організмі, але й впливає і терапевтичний результат. Тому необхідно використовувати концентрацію вільного препарату в плазмі для фармакокінетичного аналізу, регулювання режиму дозування та оптимального терапевтичного ефекту.

Білкове зв'язування препаратів, що використовуються разом з іншими препаратами, може відрізнятись від препаратів, що приймаються окремо. Зміни у білковому зв'язуванні – результат заміщення одного препарату іншим у комплексі з білками плазми. Подібне заміщення може відбутися на клітинному рівні з іншими білками та ферментами тканин. Заміщення спричиняє збільшення вільної фракції препарату в плазмі та її накопичення на ділянках рецептора пропорційно концентрації препарату. Важливо відрегулювати режим дозування препаратів при їхньому спільному введенні. Зміна білкового зв'язування препаратів – важлива проблема, особливо для препаратів із вузьким терапевтичним діапазоном.

Білки плазми, які залучені до взаємодії між білком та препаратом

Альбумін- основний білок плазми та тканин, відповідальний за зв'язування з препаратами, який синтезується виключно гепатоцитами печінки. Молекулярна маса альбуміну – 69 000 Da; життя напіврозпаду дорівнює приблизно 17-18 днів. Білок в основному поширюється в судинній системі і, незважаючи на великий молекулярний розмір, додатково може поширюватися в екстраваскулярній зоні. Альбумін має негативно та позитивно зарядженими ділянками. Препарат взаємодіє з альбуміном за рахунок водневих зв'язків (гідрофобне зв'язування) та сил Ван дер Вальса. Деякі фактори, що надають істотний вплив на організм, наприклад, вагітність, хірургічне втручання, вік, міжетнічні та расові відмінності - можуть впливати на взаємодію препаратів з альбуміном. Нирки не фільтрують альбумін, тому препарати, пов'язані з альбуміном, також не фільтруються. Ступінь зв'язування впливає як на розподіл препарату, а й ниркову елімінацію, метаболізм препарату. Тільки вільний препарат може бути захоплений гепатоцитами печінки. Тому, чим більший відсоток пов'язаного з білком препарату, тим нижче печінкове поглинання та рівень метаболізму препарату. Як було згадано раніше, ступінь лікарського зв'язування з альбуміном плазми може бути значно змінена шляхом введення інших препаратів, які замінюють основний препарат, внаслідок чого збільшується концентрація вільного препарату в плазмі.

Інші білки плазми – фібриноген, глобуліни (γ- та β1-глобулін – трансферин), церулоплазмін та α- та β-ліпопротеїни. Фібриноген та його полімеризована форма фібрину залучені у формування кров'яних згустків. Глобуліни, а саме, γ-глобуліни - антитіла, що взаємодіють з певними антигенами. Трансферин бере участь у транспорті заліза, церулоплазмін залучений до передачі міді, а α- і β-ліпопротеїни - кур'єри жиророзчинних компонентів.

Оцінка параметрів зв'язування білка

Зв'язування препаратів із білками плазми зазвичай визначають у пробірці за фізіологічних умов рН та температури тіла. Методи визначення - діаліз рівноваги, динамічний діаліз, ультрафільтрація, гелева фільтраційна хроматографія, ультрацентри-

фугування, мікродіаліз і кілька нових методологій, що швидко розвиваються, для експериментів високої пропускної здатності. Мета - оцінити концентрацію вільного препарату, що у рівновазі з комплексом білка та препарату. Відібрана методологія та умови експерименту мають бути такими, щоб стабільність комплексу та рівновагу були збережені, а концентрація вільного препарату не була переоцінена через надто швидке руйнування комплексу при вимірюванні. Після цього більшість комплексів препарату з білком тримаються разом за рахунок слабкої хімічної взаємодії, електростатичного типу (сили Ван дер Вальса), а водневе зв'язування має тенденцію до відділення при підвищених: температурі, осмотичному тиску та нефізіологічному рН.

Звичайний метод діалізу плазми, або білкового розчину з рН 72-74 не ефективний при різних концентраціях препарату. Суміш після діалізації стає ізотонічною разом з NaCl [при 37°С через мембрану діалізу з молекулярними скороченнями приблизно 12 000-14 000 Dа проти еквівалентного обсягу фосфатних буферів (67, рН 7,2-7,4)]. Мембрану діалізу у формі сумки, що містить білок та препарат, поміщають у буферний розчин. Виготовлена ​​заводським способом змінена версія сумки має два відділення, які розділені мембраною діалізу. Рівновагу вільного препарату, що проходить крізь мембрану, зазвичай досягається приблизно за 2-3 год. Концентрацію вільного препарату вимірюють за буфера, тобто. поза сумкою або відділенням, розділеним мембраною, яка повинна дорівнювати концентрації вільного препарату всередині сумки або відділення; концентрація вільного препарату в сумці повинна бути рівноважною з препаратом, прикріпленим до білка. При діалізі використовують розчин альбуміну або чистий зразок плазми, що містить альбумін. Параметри зв'язування препарату - вільна фракція або постійна асоційована, яку можна визначити, використовуючи закон дії мас:

де Ка- Константа асоціації; C D- Концентрація вільного препарату в молекулах; C Pr- Концентрація білка з вільними ділянками прикріплення; C DP- Концентрація комплексу препарату з білком; k 1і k 2 - константи рівня прямих та зворотних реакцій,

відповідно. Реципрокні зв'язки постійні та відомі як дисоціація констант (4-14):

Величина асоційованої постійної Кає ступенем зв'язування препарату з білком. Препарати, які зв'язуються з білками плазми екстенсивно, зазвичай мають велику константу асоціації. На підставі рівняння (4-14) можна визначити концентрацію комплексу препарату з білком:

Якщо концентрація загального білка (С) на початку експерименту у пробірці відома, а концентрація комплексу препарату з білком (C) оцінена експериментально, тоді можна визначити концентрацію вільного білка (З Pr),що знаходиться в рівновазі з комплексом:

Заміна рівняння (4-15) рівнянням (4-16) для З Prнаводить:

Перетворимо рівняння (4-18):

При встановленні C DP/ З PT(кількість молей прикріпленого препарату на моль білка для рівноваги) дорівнює r, тобто. r = C DP/ З PT, тоді рівняння (4-19) видозміниться:

При множенні рівняння (4-20) n (n- Число ділянок прикріплення на моль білка) отримаємо рівняння Лангмура:

Рівняння Лангмура (Langmuir) (4-21) та графік rпроти C Dпризводить до гіперболічної ізотерми (рис. 4-1). Спростимо рівняння (4-21). Візьмемо рівняння Лангмура (4-21) у зворотному вигляді. Подвійне реципрокне рівняння (4-22) показує, що графік 1/r проти 1/C D є лінійним з нахилом, рівним 1/nK aта точкою перетину по осі ординат 1/ n(Рис. 4-2):

Рис. 4-1.Ізотерма Лангмура. По осі ординат – кількість молей препарату, прикріпленого на моль білка; по осі абсцис - концентрація вільного препарату

Шляхом перетворення рівняння (4-21) можна отримати два варіанти лінійного рівняння:

Графік Скатчарда (Scatchard) описує відношення між r/C Dі rяк пряму лінію з нахилом, рівним асоціативної константи Ка(Рис. 4-3). Крапка перетину з віссю хдорівнює числу пов'язаних ділянок п, точка перетину з віссю удорівнює пК a ..

Крім того, рівняння (4-21) можна перебудувати для забезпечення прямолінійних взаємин у термінах концентрацій вільного та зв'язаного препарату:

Рис. 4-2.Подвійний реципрокний графік Клотця

Рівняння (4-21) показує взаємовідносини між реципрокним r(молі пов'язаного препарату на моль білка) та C D

Рис. 4-3.Лінійний графік CDP/CD (ставлення зв'язаних ділянок до вільного препарату) проти CDP (концентрація зв'язаного препарату)

(Концентрація вільного препарату). Крапка перетину з віссю у- реципрокне від числа пов'язаних ділянок на моль білка, а відношення нахилу до точки перетину у- асоціативна константа рівноваги.

Графік c dp /c dпроти c dp -

лінія з нахилом, рівним -Ка і точкою перетину по осі ординат nKC PT.Це рівняння використовують, якщо концентрація білка невідома. Оцінка Ка базується на концентрації препарату, виміряної в буферному відсіку. Визначення препарату, пов'язаного з білком, ґрунтується на оцінці вільної фракції.

Графік Скатчарда (Scatchard) (рис. 4-4) – пряма лінія (для одного типу пов'язаних ділянок).

Рівняння Лангмура для кількох типів зв'язаних ділянок:

де n 1 та К а1 - параметри одного типу ідентично пов'язаних ділянок; n 2 та К а2 - параметри другого типу ідентично пов'язаних ділянок і так далі. Наприклад, залишок аспарагінової або глютамінової кислоти, -СОО - може бути одним типом зв'язаної ділянки, а -S - залишок цистеїну або -NH 2± - залишок гістидину - другий тип зв'язаної ділянки. Коли препарат має спорідненість із двома типами зв'язаних ділянок, то графік

Рис. 4-4.Графік Скатчарда

Скатчарда r/Dпроти rне пряму лінію, а криву (рис. 4-5). Екстраполяція початкових та кінцевих лінійних сегментів кривої призводить до прямих ліній, які відповідають рівнянням:

Рис. 4-5.Графік Скатчарда

Графік Скатчарда представляє зв'язування із білком двох різних класів ділянок. Крива представляє перші два елементи

рівняння (4-26), які визначені як прямі лінії - продовження лінійних сегментів початкових та кінцевих частин кривої. Лінія 1 представляє високу спорідненість (афінність) і низьку місткість сполучних ділянок, а лінія 2 - низька спорідненість і високу місткість сполучних ділянок.

Коли спорідненість та місткість двох сполучних ділянок різні, то лінія з більшою точкою перетину ута меншою точкою перетину хвизначає високу спорідненість та низьку місткість ділянок, тоді як лінія з меншою точкою перетину уі більшою точкою перетину хвизначає низьку спорідненість та високу місткість сполучних ділянок.

4.2. ПРОНИКНЕННЯ ЛІКІВНИХ ЗАСОБІВ ЧЕРЕЗ ГІСТОГЕМАТИЧНІ БАР'ЄРИ

Більшість ЛЗ після абсорбції та попадання в кров розподіляються в різні органи та тканини нерівномірно і не завжди вдається досягти бажаної концентрації препарату в органі-мішені. Істотний вплив на характер розподілу ЛЗ мають гістогематичні бар'єри, які зустрічаються на шляху їхнього розподілу. 1929 року академік Л.С. Штерн вперше на Міжнародному фізіологічному конгресі в Бостоні доповіла про існування

організмі фізіологічних захисних та регулюючих гістогематичних бар'єрів (ГГБ). Було доведено, що фізіологічний гістогематичний бар'єр є комплексом найскладніших фізіологічних процесів, що відбуваються між кров'ю та тканинною рідиною. ГГБ регулюють надходження з крові в органи та тканини необхідних для їх діяльності речовин та своєчасне виведення кінцевих продуктів клітинного метаболізму, забезпечують сталість оптимального складу тканинної (позаклітинної) рідини. Одночасно ГГБ перешкоджають надходженню з крові до органів та тканин чужорідних речовин. Особливістю ГДБ його виборча проникність, тобто. здатність пропускати одні речовини та затримувати інші. Більшість дослідників визнають існування спеціалізованих фізіологічних ГДБ, які мають важливе значення для нормальної життєдіяльності окремих органівта анатомічних структур. До них відносяться: гематоенцефалічний (між кров'ю та центральною нервовою системою), гематоофтальмічний (між кров'ю та внутрішньоочною рідиною), гематолабіринтний (між кров'ю та ендолімфою лабіринту), бар'єр між кров'ю та статевими залозами (гематоваріальний, гематотестіальний). «Бар'єрними» властивостями, що захищають плід, що розвивається, володіє і плацента. Основними структурними елементами гістогематичних бар'єрів є ендотелій кровоносних судин, базальна мембрана, до складу якої входить велика кількість нейтральних мукополісахаридів, аморфна основна речовина, волокна і т.д. Структура ГДБ визначається значною мірою особливостями будови органу та варіює залежно від морфологічних та фізіологічних особливостей органу та тканини.

Проникнення лікарських засобів через гематоенцефалічний бар'єр

Основними інтерфейсами між ЦНС та периферичним кровообігом є гематоенцефалічний бар'єр (ГЕБ) та гематолікворний бар'єри. Площа поверхні ГЕБ становить приблизно 20 м 2 і в тисячі разів перевищує площу гематолікворного бар'єру, тому ГЕБ є основним бар'єром між ЦНС і системним кровообігом. Наявність в мозкових структурах гематоенцефалічних бар'єрів, що відокремлює циркуляцію від інтерстиціального простору і перешкоджає надходженню ряду полярних сполук безпосередньо в паренхіму мозку, обумовлює особливості лікарської терапії.

пії нейрологічних захворювань. Проникність гематоенцефалічних бар'єрів визначають ендотеліальні клітини капілярів мозку, які мають епітеліальноподібні, високорезистентні щільні контакти, що виключає парацелюлярні шляхи флуктуації речовин через гематоенцефалічний бар'єр, і проникнення ЛЗ в мозок залежить від трансцелюлярного транспорту. Певне значення мають і гліальні елементи, що вистилають зовнішню поверхню ендотелію і, очевидно, відіграють роль додаткової ліпідної мембрани. Ліпофільні ЛЗ в основному легко дифундують через гематоенцефалічний бар'єр, на противагу гідрофільним ЛЗ, пасивний транспорт яких обмежений високорезистентними щільними контактами ендотеліацитів. Визначальне значення у проникненні через гематоенцефалічний бар'єр має коефіцієнт розчинності у жирах. Типовим прикладом є загальні анестетики - швидкість їхнього наркотичного ефекту прямо пропорційна коефіцієнту розчинності в жирах. Вуглекислий газ, кисень і ліпофільні речовини (до яких відносять більшість анестетиків) легко проходять через гематоенцефалічний бар'єр, у той час як для більшості іонів, білків і великих молекул (наприклад, манітолу) він практично непроникний. У капілярах мозку практично відсутня піноцитоз. Існують і інші шляхи проникнення сполук через гематоенцефалічний бар'єр, опосередковано через рецептор, за участю специфічних переносників. Було показано, що в ендотелії капілярів мозку експресуються специфічні рецептори для деяких циркулюючих пептидів і білків плазми. Пептидна рецепторна система ГЕБ включає рецептори для інсуліну, трансферину, ліпопротеїнів та ін. Транспорт великих білкових молекул забезпечується шляхом їхнього активного захоплення. Встановлено, що проникнення ЛЗ і сполук у мозок може здійснюватися шляхом активного транспорту за участю активних транспортних систем, що «вкачують» і «викачують» (рис. 4.6). Це дає можливість контролювати селективний транспорт ЛЗ через гематоенцефалічний бар'єр і обмежувати їх неселективний розподіл. Відкриття «викачувальних» транспортерів - глікопротеїну-Р (MDR1), транспортерів сімейства протеїнів, асоційованих з множинною лікарською стійкістю (MRP), протеїну резистентності раку грудей (BCRP) зробило значний внесок у розуміння транспорту ЛЗ через гематоенцефалічний бар'єр. Було показано, що глікопротеїн Р обмежує транспорт ряду речовин в головний мозок. Він розташований на апікальній частині ендотеліацитів і здійснює виведення з мозку в просвіт судин переважно гідрофільних катіо-

Рис. 4.6.Транспортери, залучені до транспорту ЛЗ через гематоенцефалічний бар'єр (Ho R.H., Kim R.B., 2005)

нов ЛЗ, наприклад, цитостатиків, антиретровірусних препаратів та ін. Значення глікопротеїну-Р в обмеженні транспорту ЛЗ через гематоенцефалічний бар'єр можна продемонструвати на прикладі лопераміду, який за механізмом дії на рецептори шлунково-кишкового тракту є потенційним опіоїдним препаратом. Проте ефекти на ЦНС (ейфорія, пригнічення дихання) відсутні, оскільки лоперамід, будучи субстратом глікопротеїну-Р, не проникає у ЦНС. А в присутності інгібітора mdrlхінідину, центральні ефекти лопераміду наростають. Транспортери із сімейства MRP розташовані або на базальній або на апікальній частині ендотеліацитів. Ці транспортери виводять глюкуроновані, сульфатовані або глютатіоновані кон'югати ЛЗ. В експерименті було встановлено, що білок MRP2 множинної лікарської стійкості бере участь у функціонуванні гематоенцефалічних бар'єрів і обмежує активність протиепілептичних ЛЗ.

В ендотеліацитах капілярів мозку експресовано деякі члени сімейства транспортерів органічних аніонів (ОАТ3), які також відіграють важливу роль у розподілі низки ЛЗ у ЦНС. ЛЗ-субстратами цих транспортерів є, наприклад, фексофенадин, індометацин. Експресія ізоформ поліпептидів, що транспортують органічні аніони (ОАТР1А2) в гематоенцефалічний бар'єр, має важливе значення для проникнення ЛЗ в мозок. Однак вважають, що експресія «викачувальних» транспортерів (MDR1, MRP, BCRP) є причиною обмеженого фармакологічного доступу ЛЗ в мозок та інші тканини, коли концентрація може бути нижче тієї, яка необхідна для досягнення бажаного ефекту. Значне

кількість мітохондрій в ендотелії капілярів головного мозку вказує на здатність до підтримки енергозалежних та метаболічних процесів, доступних для активного транспорту ЛЗ через гематоенцефалічний бар'єр. В ендотеліальних клітинах капілярів мозку були виявлені ферменти, здатні до окислення, кон'югації сполук для захисту самих клітин та відповідно мозку від можливих токсичних впливів. Таким чином, існує принаймні дві причини, що обмежують надходження ЛЗ до ЦНС. По-перше, це структурні особливості ГЕБ. По-друге, гематоенцефалічний бар'єр включає активну метаболічну систему ферментів і систему «викачують» транспортерів, що формує біохімічний бар'єр для більшості ксенобіотиків. Ця комбінація фізичних та біохімічних властивостей ендотелію гематоенцефалічних бар'єрів запобігає надходженню в мозок більш ніж 98% потенційних нейротропних ЛЗ.

Чинники, що впливають на транспорт ЛЗ у мозок

Фармакодинамічні ефекти ендогенних речовин та захворювання впливають на функції гематоенцефалічних бар'єрів, призводячи до змін транспорту ЛЗ у мозок. Різні патологічні стани можуть порушувати проникність гістогематичних бар'єрів, наприклад, при менінгоенцефаліті різко підвищується проникність гематоенцефалічного бар'єру, що викликає різноманітні порушення цілісності навколишніх тканин. Збільшення проникності гематоенцефалічних бар'єрів спостерігається при розсіяному склерозі, хворобі Альцгеймера, деменції у ВІЛ-інфікованих хворих, енцефалітах і менінгітах, при підвищеному артеріальному тиску, психічних порушеннях. Значна кількість нейромедіаторів, цитокінів, хемокінів, периферичних гормонів, вплив активних форм О2 здатні змінювати функції та проникність гематоенцефалічних бар'єрів. Наприклад, гістамін, впливаючи на Н 2 -рецептори, звернені в просвіт частини ендотеліальних клітин, збільшує проникність бар'єру для низькомолекулярних речовин, що пов'язано з порушенням щільних контактів між епітеліальними клітинами. Проникність гістогематичних бар'єрів можна змінювати спрямовано, що знаходить застосування в клініці (наприклад, підвищення ефективності хіміотерапевтичних препаратів). Зниження бар'єрних функцій гематоенцефалічних бар'єрів за рахунок порушення структури щільних контактів використовують для доставки ЛЗ в мозок, наприклад, застосування манітолу, сечовини. Осмотичне «відкриття» гематоенцефалічного бар'єру дозволяє забезпечити у пацієнтів з первинною лімфомою

мозку та гліобластомою збільшення транспорту в мозок протягом обмеженого періоду часу цитостатиків (наприклад, метотрексату, прокарбазину). Найбільш щадним методом на ГЕБ є його «біохімічне» відкривання, засноване на здатності простагландинів, медіаторів запалення збільшувати порізність судин головного мозку. Принципово інший можливістю збільшення доставки ЛЗ у мозок є використання проліків. Наявність у головному мозку специфічних транспортних систем доставки компонентів його життєзабезпечення (амінокислот, глюкози, амінів, пептидів) дозволяє їх використовувати з метою спрямованого транспорту гідрофільних ЛЗ у мозок. Пошук засобів для транспортування полярних з'єднань, що характеризуються низькою проникністю через гематоенцефалічний бар'єр, постійно розширюється. Багатообіцяючим у цьому плані може бути створення транспортних систем на основі природних катіонних білків - гістонів. Вважають, що прогрес у галузі створення нових ефективних ЛЗ може бути досягнутий на основі вдосконалення методів відбору перспективних хімічних сполук та оптимізації шляхів доставки препаратів пептидної та білкової природи, а також генетичного матеріалу. Дослідження показали, що певні наночастинки здатні транспортувати в мозок сполуки пептидної структури (деларгін), гідрофільні речовини (тубокурарин), препарати, які «викачуються» з мозку глікопротеїном-Р (лоперамід, доксорубіцин). Одним із перспективних напрямків у створенні препаратів, що проникають через гістагематичні бар'єри, є розробка наносфер на основі модифікованого діоксиду кремнію, здатних забезпечувати ефективну доставку клітини-мішені генетичного матеріалу.

Транспорт ЛЗ через гематоплацентарний бар'єр

Припущення, що існувало раніше, про те, що плацентарний бар'єр забезпечує природний захист плода від впливу екзогенних речовин, і в тому числі ЛЗ, справедливо лише в обмеженій мірі. Плацента людини є складною транспортною системою, яка діє як напівпроникний бар'єр, який розділяє материнський організм від плода. Під час вагітності плацента регулює у плодово-материнському комплексі обмін речовин, газів, ендогенних та екзогенних молекул, включаючи лікарські засоби. У низці досліджень було показано, що плацента морфологічно та функціонально виконує роль органу, відповідального за транспорт ЛЗ.

Плацента людини складається з плодових тканин (хорионічна пластина та хоріонічна ворсинка) та материнських (децидуальна оболонка). Децидуальні перегородки поділяють орган на 20-40 котиледонів, які представляють структурно-функціональні судинні одиниці плаценти. Кожен котиледон представлений ворсинчастим деревом, що складається з ендотелію капілярів плода, ворсинчастої строми і трофобластного шару, що омиваються кров'ю матері, що знаходиться в міжворсинчастому просторі. Зовнішній шар кожного ворсинчастого дерева сформований багатоядерним синцитіотрофобластом. Поляризований синцитіотрофобластний шар, що складається з мікроворсинчастої апікальної мембрани, зверненої в кров матері, і базальної (плідної) мембрани є гемоплацентарним бар'єром для трансплацентарного транспорту більшості речовин. Під час перебігу вагітності товщина плацентарного бар'єру зменшується, головним чином, за рахунок зникнення цитотрофобластного шару.

Транспортна функція плаценти визначається головним чином плацентарною мембраною (гематоплацентарним бар'єром), що має товщину близько 0,025 мм, яка розділяє систему кровообігу матері та систему кровообігу плода.

У фізіологічних та патологічних умовах плацентарний обмін речовин слід розглядати як активну функцію плацентарної мембрани, яка здійснює виборчий контроль над проходженням через неї ксенобіотиків. Перенесення ЛЗ через плаценту можна розглядати на підставі вивчення тих самих механізмів, що функціонують при проходженні речовин через інші біологічні мембрани.

Добре відомо, що плацента виконує численні функції, такі як газообмін, перенесення поживних речовин та продуктів розпаду, продукування гормонів, функціонуючи як активний ендокринний орган, життєво необхідний для успішної вагітності. Такі поживні речовини, як глюкоза, амінокислоти та вітаміни проходять через плаценту шляхом особливих транспортних механізмів, що протікають у материнській частині апікальної мембрани та плодової частини базальної мембрани синцитіотрофобласту. У той самий час видалення продуктів метаболізму із системи кровообігу плода через плаценту у систему кровообігу матері відбувається також шляхом спеціальних транспортних механізмів. Для деяких сполук плацента служить протективним бар'єром для плоду, що розвивається, що перешкоджає попаданню раз-

особистих ксенобіотиків від матері до плоду, тоді як для інших вона полегшує їхнє проходження як до плоду, так і з плодового компартменту.

Транспорт ЛЗ у плаценті

Відомо п'ять механізмів трансплацентарного обміну: пасивна дифузія, полегшена дифузія, активний транспорт, фагоцитоз та піноцитоз. Останні два механізми мають відносне значення у транспорті ЛЗ у плаценті, а більшості ЛЗ характерний активний транспорт.

Пасивна дифузія - домінуюча форма обміну речовин у плаценті, яка дозволяє молекулі переміщатися вниз градієнтом концентрації. Кількість ЛЗ, що переміщається через плаценту шляхом пасивної дифузії у будь-який проміжок часу, залежить від концентрації його в плазмі крові матері, його фізико-хімічних властивостей та властивостей плаценти, які визначають, наскільки швидко це відбувається.

Процес цієї дифузії регулюється законом Фіка.

Однак швидкість пасивної дифузії наскільки мала, що рівноважна концентрація у крові матері та плода не встановлюється.

Плацента схожа на двошарову ліпідну мембрану і, таким чином, тільки фракція ЛЗ, не пов'язана з білком, може вільно дифундувати через неї.

Пасивна дифузія характерна для низькомолекулярних, жиророзчинних, переважно неіонізованих форм ЛЗ. Ліпофільні речовини в неіонізованій формі легко дифундують через плаценту в кров плода (антипірин, тіопентал). Швидкість перенесення через плаценту залежить головним чином від концентрації неіонізованої форми того чи іншого ЛЗ при даному значенні РН крові, жиророзчинності та від розміру молекул. ЛЗ із молекулярною масою > 500 Da часто не повністю проходять через плаценту, а ЛЗ із молекулярною масою > 1000 Da проникають через плацентарну мембрану повільніше. Наприклад, різні гепарини (3000-15000 Da) не проходять через плаценту через відносно високу молекулярну масу. Більшість ЛЗ мають молекулярну масу > 500 Da, тому розміри молекули рідко лімітують їх проходження через плаценту.

В основному ЛЗ – це слабкі кислоти або основи та їх дисоціація відбувається при фізіологічному значенні рН. В іонізованій формі ЛЗ зазвичай не може пройти через ліпідну мембрану

плаценти. Відмінність між рН плода та матері впливає на співвідношення концентрацій плід/мати для вільної фракції лікарського засобу. У нормальних умовах рН плоду мало відрізняється від материнського рН. Однак за певних умов значення рН плода може значно знижуватися, внаслідок чого зменшується транспорт основних ЛЗ від плода до материнського компартменту. Наприклад, вивчення плацентарного перенесення лідокаїну за MEGX-тестом показало, що концентрація лідокаїну у плода вища, ніж у матері під час пологів, що може викликати небажані ефекти у плода або новонародженого.

Полегшена дифузія

Цей механізм транспорту уражає невеликої кількості ЛЗ. Нерідко цей механізм доповнює пасивну дифузію, наприклад, у разі ганцикловіру. Для полегшеної дифузії не потрібна енергія, необхідна субстанція-переносник. Зазвичай результатом цього виду транспорту ЛЗ через плаценту є однакова концентрація в плазмі крові матері та плода. Цей механізм транспорту специфічний переважно для ендогенних субстратів (наприклад, гормони, нуклеїнові кислоти).

Активний транспорт ЛЗ

Дослідження молекулярних механізмівактивного транспорту ЛЗ через плацентарну мембрану показали його важливу роль у функціонуванні гематоплацентарного бар'єру. Цей механізм транспорту характерний для ЛЗ, що мають структурну подібність до ендогенних речовин. При цьому процес перенесення речовин залежить не тільки від розміру молекули, але також і від речовини носія (транспортера).

Активний транспорт ЛЗ через плацентарну мембрану протеїновим насосом вимагає енергетичних витрат, зазвичай, за рахунок гідролізу АТФ або енергії трансмембранного електрохімічного градієнта катіонів Na+, Cl+ або Н+. Усі активні транспортери можуть працювати проти концентрації градієнта, але можуть ставати і нейтральними.

Активні транспортери ЛЗ розташовані або на материнській частині апікальної мембрани, або на плодовій частині базальної мембрани, де вони здійснюють транспорт ЛЗ у синцитіотрофобласт

чи з нього. Плацента містить транспортери, які сприяють переміщенню субстратів з плаценти в кровообіг матері або плода («викачують»), а також транспортери, які переміщують субстрати і в плаценту і з неї, таким чином сприяючи транспорту ксенобіотиків у плодовий та материнський компартменти та з них (« вкачують»/«що викачують»). Існують транспортери, які регулюють переміщення субстратів тільки в плаценту («що вкачують»).

Дослідження останнього десятиліття були присвячені вивченню «викачувальних транспортерів» як «активного компонента» плацентарного бар'єру. Це - глікопротеїн-Р (MDR1), сімейство протеїнів, асоційованих з множинною лікарською стійкістю (MRP) та протеїну резистентності раку грудей (BCRP). Відкриття цих транспортерів зробило значний внесок у розуміння трансплацентарної фармакокінетики.

Глікопротеїн-Р - трансмембранний глікопротеїн, що кодується людським геном множинної лікарської резистентності MDR1, експресований на материнській стороні плацентарної мембрани синцитіотрофобласта, де він здійснює активне виведення ліпофільних лікарських засобів з плодового компартменту за рахунок енергії АТФ. Глікопротеїн-Р є транспортером, що «викачує», активно видаляючи ксенобіотики із системи кровообігу плода в систему кровообігу матері. Глікопротеїн-Р має широкий субстратний спектр, переносить ліпофільні препарати, нейтральні та заряджені катіони, що належать до різних фармакологічних груп, включаючи антимікробні (наприклад, рифампіцин), противірусні (наприклад, ВІЛ-інгібітори протеаз), антиаритмічні , протипухлинні (наприклад, вінкрістин)

В апікальній мембрані синцитіотрофобласта виявлена ​​експресія трьох видів транспортерів, що «викачують», із сімейства MRP (MRP1-MRP3), які беруть участь у транспорті багатьох субстратів ЛЗ та їх метаболітів: метатрексат, вінкристин, вінбластин, цисплатин, противірусил і ін.

У плаценті виявлено високу активність АТФ-залежного протеїну резистентності раку грудей (BCRP). BCRP може активізувати резистентність пухлинних клітин до протипухлинних препаратів - топотекану, доксорубіцину та ін. Було показано, що

плацентарний BCRP обмежує транспорт топотекану та мітоксантрону до плоду у вагітних мишей.

Транспортери органічних катіонів

Транспортер двох органічних катіонів (OCT2) експресований у базальній мембрані синцитіотрофобласта і переносить через плаценту карнітин із системи кровообігу матері до крові плода. ЛС-субстратами плацентарного OCT2 є метамфетамін, хінідин, верапаміл та піриламін, які конкурують з карнітином, обмежуючи його проходження через плаценту.

Монокарбоксилатні та дикарбоксилатні транспортери

Монокарбоксилати (лактат) та дикарбоксилати (сукцинат) активно транспортуються у плаценті. Монокарбоксилатні транспортери (MCTs) та дикарбоксилатні транспортери (NaDC3) експресовані в апікальній мембрані плаценти, хоча MCTs можуть бути присутніми також у базальній мембрані. Ці транспортери переміщуються з допомогою електрохімічного градієнта; MCTs пов'язані з переміщенням катіонів Н + , а NaDC3 - з Na + . Однак відомості про потенціал впливу цих транспортерів на переміщення ЛЗ через плаценту нечисленні. Так, вальпроєва кислота, незважаючи на очевидний ризик токсичного впливу на плід, включаючи тератогенність, часто застосовується для лікування епілепсії під час вагітності. При фізіологічному значенні рН вальпроєва кислота легко проникає через плаценту та співвідношення концентрації плід/мати становить 1,71. Дослідження низки авторів показали, що є активна транспортна система для вальпроєвої кислоти. Ця транспортна система включає катіони Н + - пов'язані MCT, які викликають високу швидкість переміщення вальпроєвої кислоти до плода через плацентарний бар'єр. Хоча вальпроєва кислота конкурує з лактатом, але виявилося, що вона є субстратом і для інших транспортерів.

Таким чином, для деяких сполук плацента служить протективним бар'єром для плоду, що перешкоджає попаданню різних ксенобіотиків від матері до плода, в той час як для інших вона полегшує їх проходження як до плода, так і з плодового компартменту, в цілому функціонуючи як система детоксикації. . Провідну роль у процесі активного транс-

порту ЛЗ через плаценту здійснюють плацентарні транспортери, які мають субстратну специфічність.

В даний час цілком очевидно, що розуміння та знання ролі різних транспортерів у переміщенні ЛЗ через гематоплацентарний бар'єр необхідно для оцінки ймовірного впливу ЛЗ на плід, а також для оцінки співвідношення користь/ризик для матері та плода при проведенні фармакотерапії під час вагітності.

Транспорт ЛЗ через гематоофтальмічний бар'єр

Гематоофтальмічний бар'єр (ГОБ) виконує бар'єрну функцію щодо прозорих середовищ ока, регулює склад внутрішньоочної рідини, забезпечуючи вибіркове надходження в кришталик та рогівку необхідних поживних речовин. Клінічні дослідження дозволили уточнити та розширити поняття про гематоофтальмічний бар'єр, включивши до нього гістагематичну систему, а також говорити про існування в нормі та патології трьох його складових: іридоциліарної, хоріоретинальної та папілярної (табл. 4.1.).

Таблиця 4.1.Гематоофтальмічний бар'єр

Кровоносні капіляри в оці безпосередньо не стикаються з клітинами та тканинами. Весь складний обмін між капілярами та клітинами відбувається через інтерстиціальну рідину на ультраструктурному рівні та характеризується як механізми капілярної, клітинної та мембранної проникності.

Транспорт ЛЗ через гематотестикулярний бар'єр

Нормальна функція сперматогенних клітин можлива лише завдяки наявності особливого, що має селективну проникність гематотестикулярного бар'єру (ГТБ) між кров'ю та вмістом насіннєвих канальців. ГТБ утворений ендотеліоцитами капілярів, базальною мембраною, власною оболонкою насіннєвих канальців, цитоплазмою клітин Сертолі, інтерстиціальною тканиною та білковою оболонкоюяєчок. Ліпофільні ЛЗ проникають через ГТБ шляхом дифузії. Дослідження останніх роківпоказали, що проникнення ЛЗ та сполук в яєчка може здійснюватися шляхом активного транспорту за участю глікопротеїну-Р (MDR1), транспортерів сімейства протеїнів, асоційованих з множинною лікарською стійкістю (MRP1, MRP2), протеїну резистентності раку грудей BCRP (ABC здійснюють еффлюксну роль у яєчках для ряду ЛЗ, у тому числі і токсичних (наприклад, циклоспорин).

Проникнення ЛЗ через оваріальний гематофолікулярний бар'єр

Основними структурними елементами оваріального гематофолікулярного бар'єру (ГФБ) є тека-клітини дозріваючого фолікула, фолікулярний епітелій та його базальна мембрана, які зумовлюють його проникність та селективні властивості по відношенню до гідрофільних сполук. В даний час показано роль глікопротеїну-Р (MDR1) як активного компонента ГФБ, що здійснює протективну роль, перешкоджаючи проникненню ксенобіотиків у яєчники.

Література

Аляутдін Р.М.Молекулярні механізми спрямованого транспорту лікарських речовину мозок // РМЗ. - 2001. - ? 2. – С. 3-7.

Бредбері М.Концепція гематоенцефалічного бар'єру: Пров. з англ. - М., 1983.

Горюхіна О.А.Перспективи застосування катіонних білків для транспортування лікарських засобів у тканину мозку. Біохімічні та молекулярно-біологічні основи фізіологічних функцій: Зб. ст. – СПб., 2004. – С. 168-175.

Кукес В.Г.Метаболізм лікарських засобів: Клініко-фармакологічні аспекти. – М., 2004.

Морозов В.І., Яковлєв А.А.Гематоофтальмічний бар'єр (клінічні та функціональні спостереження) // Офтальмохірургія. -

2002. - ? 2. – С. 45-49.

Штерн Л.Фізіологія та патологія гістогематичних бар'єрів. -

Allen J.D., Brinkhuis R.F., Wijnholds J. et al.Мозок Bcrp1/Mxr/Abcp gene: amplification and overexpression in cell lines selected for resistance to topotecan, mitoxantrone, or doxorubicin // Cancer Res. – 1999. – Vol. 59. -

Allikmets R, Schriml L.M., Hutchinson A. та ін.Людський placenta-specific ATP-binding cassette gene (ABCP) на chromosome 4q22, що вводиться в multidrug resistance // Cancer Res. – 1998. – Vol. 58. – P. 5337-53379.

Balkovetz D.F., Leibach F.H., Mahesh V.B. та ін. A proton gradient is the driving force for the uphill transport of lactate in human placental brush-border membrane vescicles // J. Biol. Chem. – 1988. – Vol. 263. -

Black K.L. Biochemical opening of blood-brain barrier // Adv. Drug Deliv. Rev. – 1995. – Vol. 15. – P. 37-52.

Blamire AM, Anthony DC, Rajagopalan B. et al. Interleukin-1beta-induced зміни в blood-brain barrier permeability, apparent diffusion coefficient, і cerebral blood volume in rat brain: magnetic resonance study // J. Neurosci. – 2000. – Vol. 20. -? 21. – P. 8153-8159.

Borst P., Evers R, Kool M. та ін. The multidrug resistance protein family //

Біохім. Biophys. Acta. – 1999. – Vol. 1461. - ? 2. – P. 347-357.

Cavalli R. de, Lanchote V.L., Duarte G. та ін. Phrmacokinetics і transplacental transfer з lidocain і його methobolite for perineal analgesic assistance to pregnant women // Eur. J. Clin. Pharmacol. – 2004. – Vol. - 60. -? 8. -

Collier A.C., Tingle M.D., Keelan J.A. та ін.Високо sensitive fluorescent microplate метод для визначення UDP-glucuronosyl transferase activity in tissues and placental cell lines // Drug Metab. Dispos. - 2000. -

Vol. 28. – P. 1184-1186.

de Boer A.G., Gaillard P.J.Добре-брайна barrier і полегшення транспорту до бруду // STP Pharmasci. – 2002. – Vol. 12. -? 4. – P. 229-234.

Evseenko D., Paxton J WW., Keelan J.A. Active transport across human placenta: impact on drog efficacy and toxity // Exp. Opin. Metab. Toxicol. – 2006. – Vol. 2. -? 1. – P. 51-69.

Forestier F, Daffos F, Capella-Pavlovsky M.Низький молекулярний тяжкий хепарин (PK 10169) не може перевищувати плаценту протягом другого триметра хитромудрого ходу в прямому фоновому blood вібрації під ultrasound // Thromb.

Res. – 1984. – Vol. 34. – P. 557-560.

Forestier F., Daffos F., Rainaut M. та ін.Низький молекулярний тяжкий хепарин (CY 216) не розривається placenta протягом тридцять тримятер гребені // Thromb. Haemost. – 1987. – Vol. 57. - P. 234.

від M.F. Importance of P-glycoprotein at blood-tissue barriers //

Ganapathy V., Ganapathy M.E., Tiruppathi C. та ін. Sodium driven, highaffinity, uphill transport succinate в людському placental brush-border membrane vesicles // Biochem. J. – 1988. – Vol. 249. - P. 179-184

Ganapathy V., Prasad P.D., Ganapathy M.E. та ін. Placental transporters relevant to drug distribution cross the maternal-fetal interface // J. Pharmacol.

Exp. Ther. – 2000. – Vol. 294. – P. 413-420.

Garland M. pharmacology of drug transfer across the placenta // Obstet. Gynecol. Clin. North Am. – 1998. – Vol. 25. – P. 21-42.

Goodwin J.T., Clark D.E. In silico predictions of blood-brain barrier penetration: поняття «Keep in mind» // J. Pharmacol. Exp.Ther. – 2005. – Vol. 315. – P. 477-483.

Gordon-Cardo C., O" Brian J.P., Casals D.et al. Multidrug-resistance gene (P-glycoprotein) expressed endothelial bubbles at blood-brain barrier sites // Proc. Natl Acad. SCI. – 1989. – Vol. 86. – P. 695-698.

Graff C.L., Pollack G.M. Drug транспорт на blood-brain barrier and the

choroids plexus // Curr. Drug Metab. – 2004. – Vol. 5. – P. 95-108.

Hahn T., Desoye G. Ontogeny glucose transport systems в placenta і його progenitor tissues // Early Pregnancy. – 1996. – Vol. 2. -

Heidrun P., Maren F., Wolfgang L. Multidrug resistance protein MRP2 contributes to blood-brain barrier function and restricts antiepileptic

drug activity // J. Pharmacol. Exp. Ther. – 2003. – Vol. 306. -? 1. – P. 124-131.

Henderson G.I., Hu ZQ, Yang Y. et al. Ganciclovir transfer через людські placenta і його ефекти на rat fetal cells // Am. J. Med. SCI. - 1993. -

Vol. 306. – P. 151-156.

Hill M.D., Abramson F.P.Значення plasma protein binding on fetal/maternal distribution of drugs at steady-state // Clin. Pharmacokinet. -

1988. – Vol. 14. – P. 156-170.

Ho R.H., Kim R.B. Transporters and drug therapy: implications for drug disposition and disease // Clin. Pharmacol. Ther. – 2005. – Vol. 78. -

Jonker JW, Smit JW, Brinkhuis R.F. та ін.Роль breast cancer resistance protein in bioavailability and fetal penetration topotecan // J. Natl

Cancer Inst. – 2000. – Vol. 92. – P. 1651-1656.

Konig J., Nies A.T., Cui Y. та інші.З'єднати export pumps of multidrug resistency protein (MRP) сімейства: localization, substrate specificity, і MRP2-mediated drug resistance // Biochim. Biophys. Acta. - 1999. -

Vol. 1461. – P. 377-394.

Lagrange P., Romero IA, Minn A. та ін. Transendothelial permeability зміни induced by free radicals in an in vitro model of the bloodbrain barrier// Free Radic. Biol. Med. – 1999. – Vol. 27, ? 5-6. -

Lee G., Dallas S., Hong M. та ін. Drug transporters в центральній нервовій системі: brain barriers і brain parenchyma considerations // Pharmacol. Rev. – 2001. – Vol. 53. -? 4. – P. 569-596.

Lehr C.-M. Drug transport at biological barriers: Mechanisms, models and methods in advancing drug delivery // Pharm. Res. – 2003. – Vol. 54. -

Leslie E.M., Deeley R.G., Cole S.P. Multidrug стійкість proteínів: роль P-glycoprotein, MRP1, MRP2, і BCRP (ABCG2) в tissue defense // Toxicol. Appl. Pharmacol. – 2005, May 1. – Vol. 204. -? 3. -

Malone F.D., D"Alton M.E. Drugs in pregnancy: anticonvulsants // Semin. Perinatol. – 1997. – Vol. 21. – P. 114-123.

Mattila K.M., Pirtila T., Blennow K. та ін.Змінена blood-brain barrier функція в Alzheimer's disease? // Acta Neurol. Scand. - 1994. -

Vol. 89. – P. 192-198.

Muller N.Психоневроіммунологія: implications for the drug treatment of psychiatric disorders // CNS Drugs. – 1995. – Vol. 4. -? 2. – P. 125-140.

Nakamura H, Ushigome F, Koyabu N. та ін.Протон gradient-dependent transport valproic acid in human placental brush-border membrane vesicles //

Фарм. Res. – 2002. – Vol. 19. – P. 154-161.

Nau H.Фізико-хімічні та структурні властивості контролюють placental drug transfer // Fetal placental drug transfer / Eds R.A. Polin, W.W. Fox // Fetal and neonatal physiology / Eds R.A. Polin, W.W. Fox. - Philadelphia: W.B. Saunders, 1992. – P. 130-141.

Pacifici G.M., Nottoli R. Placental transfer of drugs administered to the

mother // Clin. Pharmacokinet. – 1995. – Vol. 28. -? 3. – P. 235-269.

Pardridge WM. Blood-brain barrier delivery // Drug Discov. Today. – 2007, Jan. - Vol. 12. -? 1-2. – P. 54-61.

Pardridge W.M., Log B.B. PS products and in silico models of drug brain

penetration//Drug Discov. Today. – 2004. – Vol. 9. – P. 392-393.

Pienimaki P., Lampela E., Hakkola J. та ін.Фармакокінетики з окскарбазені і карбамазепіну в людському placenta // Epilepsia. – 1997. –

Vol. 38. – P. 309-316.

Sadeque AJ, Wandel C., He H. et al.Збільшений спосіб усунення до бруду за допомогою P-glycoprotein inhibition // Clin. Pharmacol. Ther. – 2000. – Vol. 68. -

Schinkel AH, Borst P. Multidrug resistance mediated by P-glycoproteins // Semin. Cancer Biol. – 1991. – Vol. 2. – P. 213-226.

Schinkel A.H., Wagenaar E., Mol C.A. та ін. P-glycoprotein in bloodbrain barrier of mice influences brain penetration and pharmacology activity of many dugs // J. Clin. Invest. – 1996. – Vol. 97. – P. 2517-2524.

Seeds A.E. Placental transfer // Intrauterine Development / Ed. A.C. Барнів. - Philadelphia: Lea and Febiger, 1968. - P. 103-128.

Smith C.H., Moe AJ, Ganapathy V.Внутрішній перевезення дорожніх шляхів ведеться до епітелію з placenta // Annu. Rev. Nutr. – 1992. – Vol. 12. -

Syme M.R., Paxton J.W., Keelan J.A. Drug transfer and metabolism by human placenta // Clin. Pharmacokinet. – 2004. – Vol. 43. -? 8. – P. 487-514.

Tamai I., Tsuji A. Transporter-mediated permeation of drugs across

blood-brain barrier // J. Pharm. SCI. – 2000. – Vol. 89. -? 11. – P. 1371-1388.

Takeda M., Khamdang S., Narikawa S. та ін.Характеристика methotrexate transport and its drog interactions with human organic anion transporters //

J. Pharmacol. Exp. Ther. – 2002. – Vol. 302. – P. 666-671.

Thiebaut F., Tsuruo T., Yamada H. та ін. Cellular localisation of multidrug resistance gene product in normal human tissues // Proc. Natl Acad. SCI. USA-1987. - Vol. 84. – P. 7735-7738.

Thuerauf N., від M.F.Роль транспортера P-glycoprotein для disposition and effects of centrally acting drugs and for pathogenesis of CNS diseases // Eur. Arch. Psychiatry Clin. Neurosci. - 2006, Aug. -

Vol. 256. - ? 5. – P. 281-286.

Tsao N., Hsu H.P., Wu C.M. та ін. Tumor некросис factor-alpha causas increased in blood-brain barrier permeability during sepsis // J. Med. Microbiol. – 2001. – Vol. 50. -? 9. – P. 812-821.

Tsuji A. Blood-brain barrier і Drug Delivery до CNS // -

Tunkela A., Scheld W.M. Pathogenesis and pathophysiology of bacterial meningitis // Ann. Rev. Med. – 1993. – Vol. 44. – P. 103-120.

Ushigome F., Takanaga H., Matsuo H. та ін. Uptake mechanismus valproic acid in human placenta choriocarcinoma cell line (BeWo) // Eur. J.

Pharmacol. – 2001. – Vol. 417. – P. 169-176.

Utoguchi N., Audus K.L.Мультимедійний транспорт з valproic acid в BeWo cells, людський trophoblast cell line // Int. J. Pharm. – 2000. – Vol. 195. – P. 115-124.

Ward R.M. Drug therapy of the fetus // J. Clin. Pharmacol. - 1993. -

Vol. 33. – P. 780-789.

Williams KS, Hickey W.F.Іммунологія multiple sclerosis // Clin. Neurosci. – 1994. – Vol. 2. – P. 229-245.

Wu X., Huang W., Prasad P.D.Функціональні характеристики та технічна distribution pattern of organic cation transporter 2 (OCT2), an organic cation/ carnitine transporter // J. Pharmacol. Exp. Ther. – 1999. – Vol. 290. -

Zhang Y., Han H., Elmquist W.F. Expression of various multi-drug resistance asocied protein (MRP) homologues in brain microvessel endothelial

ГЛАВА 19 ПРИКЛАДНІ АСПЕКТИ ФАРМАКОКІНЕТИКИ ДЕЯКИХ АНТИАРИТМІЧНИХ ПРЕПАРАТІВ

ГЛАВА 20 МЕТОДИКИ КІЛЬКІЗНОГО ВИЗНАЧЕННЯ ЛІКАРСЬКИХ ЗАСОБІВ У ПЛАЗМІ КРОВІ ПАЦІЄНТІВ МЕТОДОМ ВИСОКОЕФЕКТИВНОЇ РІДИНИХ ХРОМАТОГРАФІЙ

Гістогематичний бар'єр -це сукупність морфологічних структур, фізіологічних та фізико-хімічних механізмів, що функціонують як єдине ціле та регулюють потоки речовин між кров'ю та органами.

Гістогематичні бар'єри беруть участь у підтримці гомеостазу організму та окремих органів. Завдяки наявності гістогематичних бар'єрів кожен орган живе у своєму особливому середовищі, яке може значно відрізнятися від складу окремих інгредієнтів. Особливо потужні бар'єри є між і мозком, кров'ю та тканиною статевих залоз, кров'ю та вологою камер ока, кров'ю матері та плода.

Гістогематичні бар'єри різних органів мають як відмінності, так і ряд загальних рисбудови. Безпосередній контакт із кров'ю у всіх органах має шар бар'єру, утворений ендотелієм кровоносних капілярів. Крім того, структурами ГГБ є базальна мембрана (середній шар) та адвентиційні клітини органів та тканин (зовнішній шар). Гістогематичні бар'єри, змінюючи свою проникність для різних речовин, можуть обмежувати або полегшувати їх доставку до органу. Для низки токсичних речовин вони непроникні, у чому проявляється їх захисна функція.

Найважливіші механізми, що забезпечують функціонування гістогематичних бар'єрів, далі розглядаються на прикладі гематоенцефалічного бар'єру, наявність та властивості якого лікарю особливо часто доводиться враховувати при застосуванні лікарських препаратівта різних впливів на організм.

Гематоенцефалічний бар'єр

Гематоенцефалічний бар'єр- це сукупність морфологічних структур, фізіологічних та фізико-хімічних механізмів, що функціонують як єдине ціле та регулюють потоки речовин між кров'ю та тканиною мозку.

Морфологічною основою гематоенцефалічного бар'єру є ендотелій та базальна мембрана мозкових капілярів, інтерстиціальні елементи та глікокалікс, астроцити нейроглії, що охоплюють своїми ніжками всю поверхню капілярів. У переміщенні речовин через гематоенцефалічний бар'єр беруть участь транспортні системи ендотелію капілярних стінок, що включають везикулярний транспорт речовин (піно- та екзоцитоз), транспорт через канали за участю або без участі білків-переносників, ферментні системи, що модифікують чи руйнують речовини, що надходять. Вже згадувалося, що у нервовій тканині функціонують спеціалізовані транспортні системи води, використовують білки-аквапорини AQP1 і AQP4. Останні формують водні канали, що регулюють утворення цереброспінальної рідини та обмін води між кров'ю та тканиною мозку.

Капіляри мозку відрізняються від капілярів інших органів тим, що ендотеліальні клітини утворюють безперервну стінку. У місцях контакту зовнішні шари ендотеліальних клітин зливаються, утворюючи звані «щільні контакти».

Гематоенцефалічний бар'єр виконує для мозку захисну та регулюючу функції.Він захищає мозок від дії низки речовин, що утворюються в інших тканинах, чужорідних та токсичних речовин, бере участь у транспорті речовин із крові в мозок та є найважливішим учасником механізмів гомеостазу міжклітинної рідини мозку та ліквору.

Гематоенцефалічний бар'єр має вибіркову проникність для різних речовин. Деякі біологічно активні речовини, наприклад, катехоламіни, практично не проходять через цей бар'єр. Виняток становлять лише невеликі ділянки бар'єру на кордоні з гіпофізом, епіфізом та деякими ділянками, де проникність гематоенцефалічного бар'єру для багатьох речовин висока. У цих областях виявлені пронизливі ендотелій канали та міжендотеліальні щілини, якими йде проникнення речовин з крові у позаклітинну рідину мозкової тканини або в самі . Висока проникність гематоенцефалічного бар'єру у цих областях дозволяє біологічно активним речовинам(цитокінам, ) досягати тих нейронів гіпоталамуса та залозистих клітин, на яких замикається регуляторний контур нейроендокринних систем організму.

Характерною рисою функціонування гематоенцефалічного бар'єру є можливість зміни його проникності для низки речовин різних умовах. Тим самим гематоенцефалічний бар'єр здатний, регулюючи проникність, змінювати взаємини між кров'ю та мозком. Регуляція здійснюється за рахунок зміни кількості відкритих капілярів, швидкості кровотоку, зміни проникності клітинних мембран, стану міжклітинної речовини, активності клітинних ферментних систем, піно- та екзоцитозу. Проникність гематоенцефалічних бар'єрів може суттєво порушуватися в умовах ішемії мозкової тканини, інфікування, розвитку. запальних процесіву нервовій системі, її травматичному пошкодженні.

Вважається, що гематоенцефалічний бар'єр, створюючи значну перешкоду для проникнення багатьох речовин із крові в мозок, водночас добре пропускає такі ж речовини, що утворилися в мозку, у зворотному напрямку – з мозку до крові.

Проникність гематоенцефалічного бар'єра різних речовин сильно відрізняється. Жиророзчинні речовини, як правило, проникають через гематоенцефалічний бар'єр легше, ніж водорозчинні. Легко проникають кисень, вуглекислий газ, нікотин, етиловий спирт, героїн, жиророзчинні антибіотики ( хлорамфеніколта ін.)

Нерозчинні в ліпідах глюкоза та деякі незамінні амінокислоти не можуть проходити в мозок шляхом простої дифузії. Вуглеводи впізнаються та транспортуються спеціальними переносниками GLUT1 та GLUT3. Ця транспортна система настільки специфічна, що розрізняє стереоізомери D- та L-глюкози: D-глюкоза транспортується, а L-глюкоза – ні. Транспорт глюкози в тканину мозку нечутливий до інсуліну, але пригнічується цитохалазином.

Переносники беруть участь у транспорті нейтральних амінокислот (наприклад, фенілаланіну). Для перенесення низки речовин використовують механізми активного транспорту. Наприклад, за рахунок активного транспорту проти градієнтів концентрації переносяться іони Na+, К+, амінокислота гліцин, що виконує функцію гальмівного медіатора.

Таким чином, перенесення речовин з використанням різних механізмів здійснюється не лише через плазматичні мембрани, а й через структури біологічних бар'єрів. Вивчення цих механізмів необхідне розуміння суті регуляторних процесів у організмі.