A vér-agy , vagy hemo-agy , vagy a vér-agyhártya gát egy fiziológiai gát, amely az agyban megtalálható minden tetrapodában ( földi gerinces ), a véráram és a központi idegrendszer (CNS) között. Az agy környezetének ( homeosztázisának ) szabályozására szolgál, elválasztva a vértől. Az endoteliális sejtek , amelyek szoros csatlakozásokkal vannak összekötve és a véráramlás oldalán a kapillárisokat szegélyezik , ennek a gátnak az alapvető elemei.
A vér-agy gát megvédi az agyat a vérben keringő kórokozóktól , méreganyagoktól és hormonoktól . Rendkívül szelektív szűrőt képvisel , amelyen keresztül az agy számára szükséges tápanyagok továbbjutnak, és a salakanyagok megszűnnek . Ezt a táplálási és eliminációs folyamatot számos aktív transzportmechanizmus váltja ki .
Az agy ezen védő funkciója számos neurológiai betegség esetén bonyolítja a gyógyszeres kezelést , mivel számos aktív molekula nem képes átjutni a vér-agy gáton. A vér-agy gát legyőzésének kutatása nagyon aktuális. Nagyon kevés - ezen kívül ritka - betegség jellemző a vér-agy gátra, miközben számos általános betegség befolyásolhatja. A vér-agy gát károsodása vagy elváltozása nagyon komolyan veszendő szövődmény .
Az első kísérleteket, amelyek jelezték ennek az akadálynak a meglétét, Paul Ehrlich hajtotta végre 1885-ben. De félreértelmezte kísérleteinek eredményeit. A gát létezésének végleges bizonyítékát csak 1967-ben adták át a transzmissziós elektronmikroszkópos kutatások .
Embernél az agy a testtömeg körülbelül 2% -át teszi ki. De az energiaigénye a teljes mennyiségnek körülbelül 20% -a. A test más szerveitől eltérően az agy nagyon kevés tápanyag- és oxigéntartalommal rendelkezik . Az idegsejtek pedig nem képesek kielégíteni energiaigényüket anaerob módon , vagyis minden elemi oxigénellátás nélkül . Így megszakadása a vérellátás az agy vezet után 10 s egy syncope ( ájulás ), és perceken belül, az ideg sejtek kezdenek elpusztulni. Az agy egyes területeinek aktivitásától függően energiaigénye és tartaléka nagyon eltérő lehet. A bevitelnek az igényekhez való igazításához minden terület képes önmagában szabályozni a szükséges vérellátást.
Az agy bonyolult funkciói nagyon érzékeny elektrokémiai és biokémiai folyamatokhoz kapcsolódnak, amelyek csak belső zavaroktól mentes belső homeosztatikus környezetben játszódhatnak le. Például a vér pH-jának ingadozása (annak mértéke, hogy mennyire lúgos vagy savas) nem befolyásolhatja az agyat. A káliumkoncentráció változása megváltoztatná az idegsejtek membránjának potenciálját. Az erekben a vér által hordozott neurotranszmitterek nem léphetnek be a központi idegrendszerbe, mert komolyan megzavarnák az ott lévő szinapszisok működését . Ezenkívül az idegsejtek nem képesek regenerálódni a környezet megváltozása miatti károsodás esetén. Végül az agyat, egy központi ellenőrző szervet, meg kell védeni a testtől idegen anyagok, például xenobiotikumok vagy kórokozók hatásától . A vér-agy gát jelentős átjárhatatlansága a kórokozók, antitestek és leukociták iránt "immunológiai gáttá" teszi.
Továbbá, mivel az agy nagyon magas energiaigénye - más szervekhez képest - nagyon nagy mennyiségű biokémiai hulladékot kell megszüntetni a vér-agy gáton keresztül.
Mindezen funkciók (táplálás, elimináció és homeosztázis) elvégzése érdekében a gerincesek agyi erek áramköre a perifériás erekhez képest strukturális és funkcionális különbségek egész sorát mutatja be. Ez a differenciálás az agy nagyon nagy elválasztását eredményezi a környező extracelluláris tértől, és elengedhetetlen feltétele az érzékeny idegsejtek védelmének és a stabil belső környezet kialakításának.
A vér-agy gát működésében bekövetkező változások megváltoztatják a központi idegrendszert, és funkcionális rendellenességekhez vagy betegségekhez vezethetnek. Ennek eredményeként egy sor neurológiai betegség többé-kevésbé közvetlenül kapcsolódik a vér-agy gáthoz.
A lényeges eleme a vér-agy gáton az endoteliális sejtek azok tight junction . De két másik típusú sejt is fontos, a funkció, valamint a születés és a vér-agy gát növekedése szempontjából: a periciták és az asztrociták . Az endoteliális sejtek, a periciták és az asztrociták közötti kölcsönhatások szorosabbak, mint az összes többi sejttípus között. Ez a három sejttípus együttesen alkotja a legtöbb gerinces vér-agy gátját , a sejtes vér-agy gátat . Az állatvilágban más típusú vér-agy gát is létezik, amelyeket a részletes cikk tárgyal .
A kapillárisok - mint a perifériás erek - bélelnek endothel sejtekkel. Az agyban ezeknek különösen szoros a szerkezete. a mitokondriumok száma körülbelül 5-10-szer nagyobb, mint a perifériás kapillárisokban, a szükséges tápanyagok sejteken keresztül történő aktív szállításához szükséges energia miatt . Az endoteliális sejtek a membránjukon egy bizonyos mennyiségű akvaporint tartalmaznak , amelyek speciális csatornák a víz áthaladásához, az agyban lévő vízmennyiség szabályozásához.
A gát szorossága elektromos ellenállásával számszerűsíthető . Egy kifejlett patkányban az ellenállás körülbelül 2000 Ω cm 2 -re nő . Izomkapillárisokban csak kb. 30 Ω cm 2 .
Szűk kereszteződésekAz endoteliális sejteket erős kötések, úgynevezett szoros csatlakozások kötik össze , amelyek lezárják a sejtek közötti teret. Többféle membránfehérje veszi körül őket a feszesség biztosítása érdekében.
AlaplapAz epiteliális sejtek körül egy fehérje réteg, a bazális lemezt 40 , hogy 50 nm vastagságú , így látható, csak az elektronmikroszkóp alatt.
A periciták kicsi, ovális sejtek, amelyek a kapillárisok külső felületének összesen 20% -át fedik le, szilárdan rögzítve az endothel sejtekhez. Három fő szerepet játszanak:
Az asztrociták csillagsejtek, lényegesen nagyobbak, mint a periciták. 99% -ban eltakarják az agy kapillárisait rozettákba fonódó lábukkal. Az endothel sejtek és az asztrociták közötti azonnali kölcsönhatás (20 nm ) mindkét irányban anatómiai sajátosságokat vált ki.
Fő funkcióik a következők:
Az agyban található összes kapilláris nem része a vér-agy gátnak: az agy azon részeinek, amelyek hormonokat választanak ki, és azoknak, amelyek érzékszervi funkciót töltenek be a vér összetételében, a kommunikációban kell maradniuk a vérárammal.
Hat keringési rendszer van, amelyet részben megfosztanak a vér-agy gáttól. Ez a subfornicalis szerv (en) , a lamina terminalis vaszkuláris szerve , a neurohypophysis , a tobozmirigy (vagy epiphysis), a subcommissuralis szerv és a postrema területe . Ezek a régiók vannak körülvéve tanycytes , hasonló a ependymocytes , amelyek elválasztják az agy a cerebrospinális folyadék töltési a ependyma , de szűk, nagyon szoros illeszkedés .
Olvassa el a részletes cikket a következőkről:
A vér-agy gát mellett a vérkeringés és a központi idegrendszer között van egy második gát: a vér-LCS gát. Ezt a gátat a hámsejtek és a choroid plexusok szoros csatlakozásai alkotják . A vér-LCS gát szintén az agy homeosztázisának része. Vitaminokkal , nukleotidokkal és glükózzal látja el . Az anyagok agyba juttatásához való hozzájárulás végső soron meglehetősen kicsi, és teljesen elégtelen ahhoz, hogy kielégítse az agy tápanyag- és oxigénigényét. A vér-agy gát intracerebrális kapillárisai által kialakított cserefelület 5000-szerese a choroid plexusoknak .
Ezen a két, a központi idegrendszer számára oly fontos gáton kívül a testben találhatók még hasonló ultrahangos korlátok, amelyek szabályozzák az anyagcserét a vérrel. Többek között ezek:
A vér-agy gátnak feszessége ellenére biztosítania kell a tápanyagok és oxigén szállítását az agyba, és meg kell szüntetnie a hulladékot.
Paracelluláris transzportAz ellenőrizetlen szivárgás megakadályozása érdekében az endoteliális sejteket szoros, szoros csatlakozások kötik össze . Csak nagyon kicsi molekulák képesek áthaladni szűk kereszteződéseken: víz, glicerin vagy karbamid .
Ingyenes terjesztésA legegyszerűbb forma a szabad vagy passzív diffúzió , amely általában egyensúlyt teremt az anyagok koncentrációjában vagy kémiai potenciáljában. Nem igényel energiát. Az áramlási sebesség arányos a potenciális különbséggel, és nem szabályozható.
A kismolekulák a membránt alkotó foszfolipidláncok helyi deformációinak megfelelő lyukakon keresztül keresztezhetik a membránt. A lyukak mozgékonyak, ezért kísérhetik a molekulát a membránon keresztül vezető útjában. Szükséges továbbá, hogy a szóban forgó molekula ésszerű affinitással rendelkezzen a lipidek iránt . Ez a folyamat tehát lényegében csak a kis lipofil ( hidrofób ) molekulákat érinti .
Csatornákon való áthaladásA kis poláris molekulák, például a víz, alig képesek a membránon keresztül diffundálni a leírt eljárással. A sejtmembránban nagyszámú fehérje található, amelyek a víz átjutásának speciális csatornái: akvaporinok. Nagy átjárhatóságot kínálnak a víz számára, mindkét irányban, az ozmotikus nyomás különbségétől függően . Sok más, többé-kevésbé specializált csatorna létezik, amelyek fizikai ágensek hatására nyithatók vagy zárhatók. De ezeknek a csatornáknak megvan a passzivitás tulajdonsága: nyitott állapotukban lehetővé teszik a megfelelő molekulák áthaladását a koncentrációk egyensúlyának irányában.
A terjesztés megkönnyítéseAz olyan alapvető molekulák, mint a glükóz és egyes aminosavak, nem tudnak átjutni a csatornákon. Ezután vannak membránszállítók, amelyek alkalmasak a különféle szükséges molekulákhoz. A membrán transzportfehérjék működhetnek uniportként (egyszerre egy molekula), szimportként (két vagy több molekula ugyanabba az irányba) vagy antiportként (két vagy több molekula ellentétes irányban).
Aktív szállításA fent leírt transzportok nem igényelnek semmilyen energia hozzájárulást a cellától. Vannak azonban olyan anyagok, amelyeket a koncentráció gradiensével szemben kell szállítani. Ehhez energiafogyasztásra van szükség az aktív szállító rendszerek vagy „szivattyúk” működtetéséhez. A vér szállítását az agyba "beáramlásnak", és fordítva "kiáramlásnak" nevezzük. Ezen mechanizmusok egy része nagyon specifikus, és alakjuk alapján azonosítja a molekulákat, ezért megkülönbözteti a bal és a jobb oldali enantiomer formákat . Például a D-aszparagin szükséges összetevő bizonyos hormonok képződéséhez. Ezért előnyös az aktív impulzus-transzporter. Másrészt az L-aszparagin stimuláló aminosav, amelynek felhalmozódása az agyban káros lenne. Ezért az aktív kiáramló transzport megszünteti.
Az aktív kiáramló transzporterek gyakran nem túl specifikusak, szerepük az olykor kiszámíthatatlan jellegű hulladékok megszüntetése.
Az összes szubsztrát szállítási típusát még nem határozták meg egyértelműen.
Vízikuláris szállításNagy membránok, vagy akár aggregátumok, amelyek nem képesek használni transzportmembránfehérjét, endocitózis útján beépülnek az endothel sejtbe : a plazmamembrán deformálódik egy kúttá a beépítendő tárgy körül, majd a kút pereme hegesztésre kerül és a membrán fedi integritását, míg a tárgy vezikulába van zárva. A vezikulum átfordulhat a sejten, és egy fordított mechanizmus révén megnyílik az ellenkező oldalon, és felszabadíthatja annak tartalmát, ez transzcitózis .
Ebben a témában olvassa el a fő hordozók táblázatát .
Amint azt az előző szakaszban jeleztük, a szubsztrátumok vér-agy gáton történő szállításának folyamata nagyon változatos, mind a szállítandó szubsztrátum (ok) jellege, mind a szállítás iránya szempontjából. Az orvostudomány és a gyógyszerészet számára azonban elengedhetetlen, hogy tudják, hogyan juttassák el az agyba a gyógyszereket ( pszichotróp ) , vagy hogyan akadályozzák meg például a más szerveknek szánt méreganyagok bejutását az agyba .
A leghagyományosabb módszer az állatokon, majd az embereken végzett in vivo vizsgálatok ("klinikai vizsgálatok"), de alkalmazható in vitro vagy in silico szimulációkban könnyebben tesztelhető módon .
Egyetlen, egyetlen kapillárison alapuló modellt fejlesztett ki Renkin (1959) és Crone (1965). Az eredményt, mint a „permeabilitás-felületet termék PS ” a kapilláris minta. Meghatározza a Q vérmennyiségből egy menetben kivont E frakciót :
.Az E <0,2, permeabilitás a korlátozó tényező, egyébként közepes vagy nagy.
A legegyszerűbb és legreálisabb folyamat az elszigetelt edények használata, amelyek egy ideig életben maradnak.
Egyrétegű tenyésztésbe bevont immortalizált endoteliális sejtvonalakkal kvantitatív vizsgálatok végezhetők. Ezeknek a rétegeknek, a szűk kereszteződéseknek a minőségét az elektromos ellenállásukkal mérik, amelynek a lehető legnagyobbnak kell lennie. Az élő szervezetben 2000 Ω cm 2 nagyságrendű lehet . Az asztrociták és a hámsejtek vegyes kultúrájában 800 Ω cm 2 -re emelkedhet .
Az első folyamat a színezékek injektálása volt, majd az állat anatómiai vizsgálata. A vér-agy gáton áthaladó festék makacs nyomot hagy. Ez lehetővé teszi a gát önkéntes elváltozásainak tanulmányozását.
Az in vivo módszerek pótolhatatlanok a fiziológiai állapotokra való érzékenységük, az idő alatt, amely alatt hagyni tudják hatni, és a vérnek a kapilláris hálózaton keresztüli áthaladásának számára.
Agyabszorpciós indexA vizsgált anyag és a radioaktívan jelölt, könnyen felszívódó anyag abszorpciós sebességének aránya megadja az agyfelvétel indexet (BUI). Ez a módszer csak gyorsan felszívódó anyagokra alkalmazható. Néhány általános anyagot lásd a táblázatban .
Agykifolyási indexÉrdekes megismerni minden egyes szubsztrát esetében a vér-agy gát efflux tulajdonságait. A vizsgált szubsztrátot összehasonlítjuk egy referencia anyaggal, amely rosszul képes kilépni a gátból, mindkettő radioaktívan jelölt. Mikroinjektálva vannak közvetlenül az agyba. Az agyi kiáramlás indexét ( Brain Efflux Index vagy EIB ) annak alapján számítják ki, hogy az egyes alanyok mi maradnak az injekcióhoz képest.
Agyi perfúzióA perfúziós eljárás során a jelölt szubsztrátumot hosszú ideig perfundálják a nyaki artériába. Ezután az állatot feláldozzuk, és megmérjük az agy radioaktivitását. Kényes, nagyon gyenge BEI esetekre van fenntartva.
Előnyös a kapillárisokat centrifugálással elválasztani a mérés előtt, annak érdekében, hogy kiküszöböljük az összes szubsztrátot, amely még mindig hozzá van kötve.
Mutató terjesztési technikaEbben a technikában a referenciaanyagnak képtelennek kell lennie a vér-agy gáton való átjutásra. A vizsgálandó szubsztrátot és a referenciát nem jelölik radioaktívan. A nyaki artériába infundálják és a visszatérő vérbe ( belső jugularis vénába ) adagolják . Az anyagok adagolása lehetővé teszi az abszorbeált szubsztrát mennyiségének kiszámítását. Ez a különbségtétel szerinti technika tehát csak azokra a hordozókra alkalmas, amelyek könnyen átlépik az akadályt.
Mennyiségi autoradiográfiaLásd a fotózásról szóló Wikikönyv, az autoradiográfiáról és a fluorográfiáról szóló szakcikkeket .
A szemközti ábra egy patkány embrió agyának autoradiográfiáját mutatja. A radioaktív domének sötétek (szubkamrai zóna SVZ). A fekete vonal 2 mm-es skálát ad .
Ez a technika 14 szénnel jelölt anyag intravénás injekciójából áll . A szerveket szétvágjuk, mikrotommal szeleteljük és röntgenfilmre rakjuk, a címke mennyiségének ismeretében levezethetjük a minta permeabilitási-felületi termékét.
Intracerebrális mikrodialízisEgy féligáteresztő membránt ültetnek be az idegszövetbe . Az anyagokat mikrokatéteren keresztül infundálják, és / vagy az interstitialis folyadékot összegyűjtik, adott esetben folyamatosan.
A humán gyógyászatban, intracerebrális mikrodializissel használják neurokémiai felügyelet a szélütés .
Képalkotó módszerekA vér-agy gát aktivitása, a kapillárisok áramlása összefügg az általuk táplált idegszövet aktivitásával. Ezért van egy kölcsönhatás e három mennyiség között, amely az agy globális méretében jelentősen változhat. Ez az agy globális képeinek non-invazív készítéséhez vezet , alapvetően három kiegészítő módszerrel: pozitronemissziós tomográfia (PET), mágneses rezonancia képalkotás (MRI) és mágneses rezonancia spektroszkópia (MRS).
Amint azt a vér-agy gát szállítási folyamatok szakaszában megjegyeztük, csak néhány olyan anyag létezik, amely képes áthaladni a vér-agy gáton, ezért sok pszichotróp gyógyszer végül elbukik a gáton. Ezen anyagok 98% -a nem képes átjutni a vér-agy gáton.
Évtizedek óta ezért intenzíven dolgozunk olyan módszereken, amelyek valószínűleg lehetővé teszik egy hatóanyag szállítását az agyban, megkerülve - vagy még jobb, ha szelektíven átlépik a vér-agy gátat. Erre a célra kidolgoztak vagy még fejlesztés alatt állnak a vér-agy gát legyőzésének stratégiái.
2014 októberében a francia CarThera induló vállalkozás innovatív eszközt fejlesztett ki a vér-agy gát ideiglenes megnyitására. Ez az eszköz a véráramba injektált gázmikrobuborékok és a fókuszált ultrahang együttes használatán alapul . Az elv a következő: amikor az ultrahangos hullámok a mikrobuborékokkal találkoznak a biológiai célszövet közelében lévő erekben, oszcillálni kezdenek, majd fizikai és biológiai hatásokat okoznak, amelyek a test endothelsejtjeinek átmeneti destabilizációjához vezetnek . agy gát.
A vér-agy gát diszfunkcióit mindenféle kórkép okozhatja. Maga a gát is eredhet néhány nagyon ritka genetikai természetű neurológiai betegségben .
A vér-agy gát védő szerepének megzavarása számos neurodegeneratív betegség és agysérülés szövődménye . Bizonyos perifériás betegségek, például cukorbetegség vagy bizonyos gyulladások , káros hatással vannak a vér-agy gát működésére.
Más patológiák "belülről kifelé" megzavarhatják az endothelia működését, vagyis az extracelluláris mátrix hatásai megzavarják a vér-agy gát integritását. Például glioblastoma van .
De egy sor betegség az agyban nyilvánul meg azzal, hogy bizonyos szerek behatolhatnak a vér-agy gátba. Ide tartoznak például a HIV , a T-limfotrop vírus , a nyugat-nílusi vírus , bizonyos baktériumok, például agyhártyagyulladás vagy kolera vibrio .
Abban az esetben, sclerosis multiplex , a patogének sejtek az egyén saját immunrendszere , amelyek átjutnak a vér-agy gáton. Hasonlóképpen, bizonyos nem agyi daganatokban bizonyos áttétes sejtek átjuthatnak a vér-agy gáton, és agyi áttéteket okozhatnak .
A túlzott alkoholfogyasztás a pszichofiziológiai betegségek , a gyulladás és a bakteriális fertőzésekre való hajlam fő kockázati tényezője . Ezenkívül a krónikus alkoholfogyasztás károsítja a vér-agy gátat, amelyet fontos tényezőnek tekintenek a neurodegeneratív betegségek kialakulásában. A vér-agy gát károsodását mind az alkoholisták neuropatológiai kutatásai , mind állatkísérletek során bebizonyították .
Állatkísérletek során megállapítást nyert, hogy a Myosin könnyűlánc-kináz ( MLCK) enzim az endotheliumban számos szoros kötésű fehérje vagy a fehérjék citoszkeletonjának foszforilezéséhez vezet , ami károsítja a vér-agy gát integritását. Ezenkívül az alkohol okozta oxidatív stressz a vér-agy gát további károsodásához vezet.
Nem maga az alkohol aktiválja az endotheliumban az MLCK enzimet, hanem annak metabolitjai.
A vér-agy gát funkcionális lebontása megkönnyíti a leukociták migrációját az agyba, ami megkönnyíti a neuroinflammatorikus patológiák kialakulását.
A dohány formájában alkalmazott nikotinnal való krónikus visszaélés nemcsak a tüdőrák, hanem a szív- és érrendszeri betegségek kockázatát is növeli . A kardiovaszkuláris kockázatok között közvetlen összefüggés van a demencia kockázataival . Számos metaanalízis megállapítja, hogy a dohányosoknál az Alzheimer-kórból eredő demencia kockázata lényegesen nagyobb, mint a nem dohányzóknál. Az érrendszeri demencia vagy az enyhe kognitív károsodás kockázata nem, vagy csak kis mértékben növekszik. Az állatok napi nikotin-expozíciója nemcsak a vér-agy gát funkcióját, hanem az alanyok szerkezetét is megváltoztatja. A szacharóz modellanyag lényegesen könnyebben képes áthaladni az endothelián, ami tulajdonképpen a ZO-1 szűk kereszteződésű fehérjék megváltozott eloszlását és a claudin-3 csökkent aktivitását tükrözi.
Krónikus nikotin-expozíció után fokozott mikrovillus képződés, diszfunkcionális Na + / K + / 2Cl - és nátrium-kálium pumpás képződés figyelhető meg az endotheliumban .
Epidemiológiai vizsgálatok azt mutatják, hogy a dohányosok lényegesen nagyobb kockázatot jelentenek a bakteriális agyhártyagyulladásra, mint a nem dohányzók. A nikotin megváltoztatja a citoszkeleton aktinszálait , ami úgy tűnik, megkönnyíti az E. coli- hoz hasonló kórokozók átjutását az agyba.
Bizonyos, korlátozott diffúziójú vegyületek, például a nikotin- metil- likonikon antagonistája, amely kötődik a nikotin-acetilkolin-receptorhoz (nACHrs), és amelyeknek a nikotin megvonásának erényei vannak, a vér-agy gát átjutása megnehezül.
Az immunglobulin G-n alapuló vakcina kifejlesztése a kutatás tárgya. Ez a vakcina várhatóan stimulálja azokat az antitesteket, amelyek specifikusan kötődnek a nikotinhoz, és ezért megakadályozzák annak átjutását a vér-agy gáton.
Az elektromágneses sugárzás káros hatásai a MHz- től GHz- ig nagy energiasűrűség mellett jól ismertek. Velük főzünk ételt a mikrohullámú sütőben. A jóval alacsonyabb energiasűrűségű sugárzás - például a telefonálás vagy a mobil multimédia alkalmazások - hatása azonban ellentmondásos. A vér-agy gátra gyakorolt specifikus hatások a bizonytalanság területei.
Az elektromágneses sugárzás nagy energiasűrűségénél a testszövet jelentős felmelegedése figyelhető meg. A koponyában ez a felmelegedés befolyásolhatja a vér-agy gátat és átjárhatóbbá teheti azt. Megfigyeljük ezt a fajta melegítő hatást a perifériás szervekre. A mobiltelefonálás körülményei között az agy maximum 0,1 K-ig (15 perc beszélgetés maximális átviteli teljesítmény mellett) melegszik fel . A forró fürdő vagy a megerőltető karosszéria veszély nélkül jobban felmelegítheti az agyat. Az 1990-es évek elejéről származó tudományos vizsgálatok, különösen a svéd idegsebész, Leif G. Salford, a Lund Egyetem csoportjában, a vér-agy gátjának megnyitásáról számolnak be a nem termikus tartományban, GSM frekvenciákkal .
Más munkacsoportok nem erősítik meg Salford eredményeit, néhányan megkérdőjelezik az alkalmazott módszert.
Az első MRI-hez kifejlesztett kontrasztanyag a gadolinium (Gd). Toxicitása miatt DTPA- molekulába kell csomagolni ( kelátképződést ) . 1984-ben Gd-DTPA-t nyertek meg, amely képes volt fokozott MRI-t kapni a vér-agy gát helyi elváltozásainak diagnosztizálására. A Gd-DTPA molekula nagyon poláros, ezért túlságosan hidrofil ahhoz, hogy átlépje az egészséges vér-agy gátat. A szűk kereszteződések változásai, például azok, amelyeket a glioblastoma okozhat, lehetővé teszik ennek a kontrasztterméknek az agyszövetbe történő paracelluláris transzportját. Ott erősíti a kontrasztot a kölcsönhatásban a környező víz protonjaival, és láthatóvá teszi a vér-agy gát hibáit. Mivel a daganat táplálásáért felelős erek a közvetlen közelében érthetjük annak kiterjesztését.
Akut stroke esetén a vér-agy gát károsodása ugyanúgy diagnosztizálható kontrasztos MRI-vel.
A relaxációs idő meghatározásával meghatározható az agyszövetben a Gd-DTPA mennyisége.
Radioaktív elemmel jelölt nyomjelzők felhasználásával, amelyek általában nem mennek át a vér-agy gáton, kutatások is végezhetők utóbbiak működéséről emberben. Ehhez elvileg egyfotonemissziós tomográfiát (TEMP, vagy angolul SPECT ) vagy pozitronemissziós tomográfiát (PET, vagy angolul PET ) használhatunk.
Például akut stroke-ban szenvedő betegeknél a hexa-metil-propilén-amin-oxim (HMPAO) kelátképzett 99m Tc fokozott felvétele mutatható ki .
A vér-agy gát hibáit számítógépes tomográfia segítségével is számszerűsíteni lehet a megfelelő kontrasztanyag diffundálásával a kapillárisokból.
A vér-agy gát létezésének első bizonyítéka Paul Ehrlich német kémikustól származik . 1885-ben azt találta, hogy a létfontosságú vízoldható színezékek injektálása után a patkányok véráramába az agy és a gerincvelő kivételével minden szerv megfestődött.
1904-ben hamis következtetést vont le, vagyis ennek a felfedezésnek az oka az agyszövet alacsony affinitása volt a befecskendezett festék iránt.
1909-ben Edwin Goldmann , Paul Ehrlich korábbi munkatársa intravénásán injektálta az Ehrlich által öt évvel korábban szintetizált festéket, tripánkéket , azo-festéket . Ezt követően észreveszi, hogy a choroideus plexus , ellentétben a körülvevő agyszövettel, markánsan színes. 1913-ban ugyanazt az anyagot közvetlenül a kutyák és nyulak cerebrospinalis folyadékába injektálta. Goldmann arra a következtetésre jut, hogy a cerebrospinális folyadéknak és a plexus choroideusnak fontos szerepe van a tápanyagok központi idegrendszerbe történő szállításában. Ezenkívül gátolja a neurotoxikus anyagok elleni gátfunkciót.
1898-ben Arthur Biedl és Rudolf Kraus végzett kísérletek galluszsavra . Úgy találták, hogy ez a vegyület nem mérgező az általános keringésbe történő alkalmazás során. De az agyba történő injekciója neurotoxikus , reakciói kómáig terjedhetnek .
Max Lewandowsky 1900-ban kálium-ferrocianidot használt hasonló kísérletekhez, és hasonló következtetésekre jutott, mint Biedl és Kraus. Lewandowsky először használja a „vér-agy gát” fogalmát.
1890-ben Charles Smart Roy és a leendő Nobel-díjas Charles Scott Sherrington azt feltételezték, hogy az agynak belső mechanizmusa van az érellátás és az aktivitás lokális változásainak összehangolására:
„Az agynak van egy belső mechanizmusa, amely révén az érrendszeri ellátás helyileg változtatható, a funkcionális aktivitás helyi változásaival összhangban. "
Lina Stern 1878. augusztus 26-án született és 1968. március 7-én hunyt el Moszkvában, a szovjet nő orvos és biokémikus, az Orosz Tudományos Akadémia első női tagja , valódi hozzájárulást nyújtott a vér-agy gát kutatásához, amelyet az 1921.
A vér-agy gát és a vér-cerebrospinális folyadék gát közötti különbséget Friedrich Karl Walter és Hugo Spatz az 1930-as években figyelembe vette. Feltételezték, hogy a cerebrospinalis folyadék áramlása önmagában nem volt elegendő a központi idegrendszer gázcseréjének biztosításához.
Noha Goldmann és Ehrlich kísérletei rámutattak a véráramlás és a központi idegrendszer közötti akadály fennállására, csak az 1960-as években oszlottak el a létezésével kapcsolatos utolsó kétségek. A kritikus pont Goldmann kísérletében az volt, hogy a vér és a cerebrospinalis folyadék, a két folyadék, amelybe színezéket adott, jelentősen eltért egymástól, ami befolyásolhatja a diffúziós viselkedést és az idegszövet iránti affinitást . A megértést még nehezebbé tette az a kísérleti megállapítás, hogy a bázikus azoszínezékek megfestették az idegszövetet, így átlépték a gátat, míg a savas festékek nem. Ulrich Friedemann arra a következtetésre jutott, hogy a színezékek elektrokémiai tulajdonságai voltak a felelősek: az agyi kapillárisok áteresztők voltak a semleges vagy a vérnél magasabb pH-értékű anyagok számára, és mások számára nem voltak átjárhatók. De később, amikor nagyszámú anyagot teszteltek a vér-agy gáton való átjutás képességére, ez a hipotézis elégtelennek bizonyult. A következő magyarázó modellekben paraméterek egész sorát vezették be és tárgyalták, mint például a moláris tömeg, a molekula mérete, a kötődési affinitások, a disszociációs állandók, a lipofilitás, az elektromos töltés és azok különböző kombinációi.
A vér-agy gát alapvető szerkezetének jelenlegi megértése az egerek agyának elektronmikroszkópos nézetein alapszik, amelyeket a 1960-as évek végén kaptak. Thomas S. Reese és Morris J. Karnovsky torma-peroxidázzal végzett kísérleteik során injekciózták állataikat (HRP) intravénásan. Az enzimet elektronmikroszkóp alatt csak a kapillárisok lumenében és az endoteliális sejtekben található mikropinocita vezikulákban találták meg. Az endothelián kívül, az extracelluláris mátrixban nem találtak peroxidázt. Arra a következtetésre jutottak, hogy az endoteliális sejtek szoros csatlakozásai megakadályozzák az agyba való átjutást.