91. Az agyi véráramlás szabályozása, a liquor cerebrospinális, az agy barrierrendszerei

Hasonló dokumentumok
Az agyi véráramlás szabályozása, a liquor cerebrospinális, az agy barrierrendszerei március 25. Dr. Domoki Ferenc

Az agyi metabolizmus, és a vérkeringés metabolikus szabályozása. Dr. Domoki Ferenc

Az idegrendszer határfelszínei és a neurovaszkuláris egység

Tubularis működések. A veseműködés élettana, a kiválasztás funkciója, az emberi test víztereinek élettana (2) (Tanulási támpontok: 54-57)

A feladat: A glükóz aerob oxidációja. Az oxigén alternatív felhasználása. A glükóz alternatív felhasználása

Fejezetek az agy vérellátásának szabályozásából Bevezetés

A veseműködés élettana, a kiválasztás funkciója, az emberi test víztereinek élettana (2)

Energia források a vázizomban

A kiválasztó szervrendszer élettana

Szénhidrátok monoszacharidok formájában szívódnak fel a vékonybélből.

A veseműködés élettana, a kiválasztás funkciója, az emberi test víztereinek élettana (2)

A veseműködés élettana, a kiválasztás funkciója, az emberi test víztereinek élettana (5)

Funkcionális megfontolások. A keringési sebesség változása az érrendszerben. A vér megoszlása (nyugalomban) A perctérfogat megoszlása nyugalomban

Neurovaszkuláris csatolás

A veseműködés élettana, a kiválasztás funkciója, az emberi test víztereinek élettana (1) Dr. Attila Nagy 2018

Szabályozásbiológia EA

Sav-bázis egyensúly. Dr. Miseta Attila

Nevezze meg a számozott részeket!

Szekréció és felszívódás II. Minden ami a gyomor után történik

Hemodinamikai alapok

Egy idegsejt működése. a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál

a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál. Nyugalmi potenciál. 3 tényező határozza meg:

Eredmény: 0/308 azaz 0%

Szívelektrofiziológiai alapjelenségek. Dr. Tóth András 2018

Az emlıs keringési rendszer felépítése

ph jelentősége a szervezetben

Eredmény: 0/323 azaz 0%

H-2. A glomeruláris filtráció 2.1. A glomerulus szerkezete

Keringési Rendszer. Vérkeringés. A szív munkája. Számok a szívről. A szívizom. Kis- és nagyvérkör. Nyomás terület sebesség

1.1. A túlélés szabályozáselméleti biztosítékai

A vér élettana 1./12 Somogyi Magdolna. A vér élettana

Az egyes szervrendszerek vérellátása

Az erek simaizomzatának jellemzői, helyi áramlásszabályozás. Az erek működésének idegi és humorális szabályozása november 2.

PTE ETK 2011/2012. tanév II. szemeszter Élettan tantárgy NORMÁLÉRTÉKEK ÉS EGYÉB FONTOSABB SZÁMADATOK (II.) Kapillárisok 5 % Vénák, jobb pitvar 55 %

NÖVÉNYGENETIKA. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Membrántranszport. Gyógyszerész előadás Dr. Barkó Szilvia

Szigeti Gyula Péter. Homeosztázis

Keringés. Kaposvári Péter

Biológiai membránok és membrántranszport

A vér-agy gát. Farkas Eszter szeptember 13.

A vizeletürítés mechanizmusa

A vese mőködése. Dr. Nánási Péter elıadásai alapján

Az fmri alapjai BOLD fiziológia. Dr. Kincses Tamás Szegedi Tudományegyetem Neurológiai Klinika

A légzési gázok szállítása, a légzőrendszer szerveződése, a légzés szabályozása

Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

TRANSZPORTFOLYAMATOK A SEJTEKBEN

Gyógyszerészeti neurobiológia. Idegélettan

Vérkeringés. A szív munkája

Egy idegsejt működése

Cerebrovaszkuláris elváltozások öregedésben és Alzheimer-kórban

3.2. A tubulusfal szerkezete

A légzés élettana II.

4. Egy szarkomer sematikus rajza látható az alanti ábrán. Aktív kontrakció esetén mely távolságok csökkenése lesz észlelhető? (3)

térrészek elválasztása transzport jelátvitel Milyen a membrán szerkezete? Milyen a membrán szerkezete? lipid kettısréteg, hidrofil/hidrofób részek

Mi is az funkcionális mágneses rezonanciás képalkotó vizsgálat

Folyadékkristályok; biológiai és mesterséges membránok

Biológus Bsc. Sejtélettan II. Szekréció és felszívódás a gasztrointesztinális tractusban. Tóth István Balázs DE OEC Élettani Intézet

2. ATP (adenozin-trifoszfát): 3. bazális (vagy saját) miogén tónus: 4. biológiai oxidáció: 5. diffúzió: 6. csúszó filamentum modell:

A kardiovaszkuláris rendszer élettana VI.

Sav-bázis háztartás. Debrecen, Ökrös Ilona. B-A-Z Z Megyei Kórház és Egyetemi Oktató Kórház Miskolc

Elektrofiziológiai alapjelenségek 1. Dr. Tóth András

A köztiagy (dienchephalon)

Humán élettan II. molekuláris biológus MsC A vese szerepe a homeosztázis fenntartásában

Vízminőség, vízvédelem. Felszín alatti vizek

A kapilláris rendszer

ELEKTROLIT VIZSGÁLATOK 1. ELEKTROLITOK

1. előadás Membránok felépítése, mebrán raftok, caveolák jellemzője, funkciói

Homeosztázis A szervezet folyadékterei

Az idegsejtek kommunikációja. a. Szinaptikus jelátvitel b. Receptorok c. Szignál transzdukció neuronokban d. Neuromoduláció

Táplákozás - anyagcsere

A gázcsere alapjai, a légzési gázok szállítása

Vérkeringés. A szív munkája

IONCSATORNÁK. I. Szelektivitás és kapuzás. III. Szabályozás enzimek és alegységek által. IV. Akciós potenciál és szinaptikus átvitel

Új szignalizációs utak a prodromális fázisban. Oláh Zita

Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet

Élettan Szemináriumok-Második félév Bevezetés, Veseélettan I. Domoki Ferenc 2017 Február 10.

Orvosi Fizika 10. Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

A kiválasztási rendszer felépítése, működése

A veseműködés élettana, a kiválasztás funkciója, az emberi test víztereinek élettana (3)

Anatómia Élettan II. Nagy Ferenc. Magyar Máltai Szeretetszolgálat Mentőszolgálat Mentőápolói ismeretek - 3. előadás október 7.

Epitheliális transzport

Táplálék. Szénhidrát Fehérje Zsír Vitamin Ásványi anyagok Víz

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

a. Szinaptikus jelátvitel b. Receptorok c. Szignál transzdukció neuronokban d. Neuromoduláció. Szinaptikus jelátvitel.

Az inhalációs anesztetikumok farmakokinetikája

I. FARMAKOKINETIKA. F + R hatás (farmakon, (receptor) gyógyszer) F + R FR

Biofizika 1 - Diffúzió, ozmózis 10/31/2018

A veseműködés élettana, a kiválasztás funkciója, az emberi test víztereinek élettana (4) Dr. Attila Nagy A víztranszport

Bevezetés a kognitív idegtudományba

A kiválasztó szervrendszer élettana I.

Az élő szervezetek menedzserei, a hormonok

Mozgás élettani jelentősége

Kevéssé fejlett, sejthártya betüremkedésekből. Citoplazmában, cirkuláris DNS, hisztonok nincsenek

Biológia 3. zh. A gyenge sav típusú molekulák mozgása a szervezetben. Gyengesav transzport. A glükuronsavval konjugált molekulákat a vese kiválasztja.

Nevezze meg a számozott részeket!

-Két fő korlát: - asztrogliák rendkívüli morfológiája -Ca szignálok értelmezési nehézségei

ZSÍRSAVAK OXIDÁCIÓJA. FRANZ KNOOP német biokémikus írta le először a mechanizmusát. R C ~S KoA. a, R-COOH + ATP + KoA R C ~S KoA + AMP + PP i

TRANSZPORTEREK Szakács Gergely

Hiperbár oxigénkezelés a toxikológiában. dr. Ágoston Viktor Antal Péterfy Sándor utcai Kórház Toxikológia

Átírás:

91. Az agyi véráramlás szabályozása, a liquor cerebrospinális, az agy barrierrendszerei 2019. április 3. Dr. Domoki Ferenc Az agyi véráramlás funkciói Az idegi funkcióhoz szükséges anyagcsere igények kielégítése Az agy-gerincvelői folyadék, a liquor cerebrospinalis képződésének és felszívódásának biztosítása Az agy által termelt hormonok ill. az agyi működést befolyásoló/szabályozó anyagok transzportja 1

Az agyi véráramlás (CBF): 750 ml/min, nyugalmi PTF 14-15%-a! Az agyi véráramlást meghatározó tényezők Intrakraniális nyomás Az agyi arteriolák dilatációja/ konstrikciója által meghatározott agyi vaszkuláris ellenállás AGY Artériás nyomás Vér viszkozitás Vénás nyomás A fiziológiás szabályozás az arteriolák tágasságának a szabályozásán keresztül valósul meg! 2

A Monroe-Kelly elv A zárt koponyaüreg térfogata adott, így a benne helyet foglaló 3 folyadékkompartment összege is változatlan: agyi ICF + ECF 1400 ml, CSF (cerebrospinális folyadék): 140 ml, CBV (cerebral blood volume): 75 ml bármelyik kóros növekedése a másik kettő rovására, és az intrakraniális nyomás (ICP) emelkedése mellett jöhet csak létre Az agyi artériás rendszer W! 4 ellátó artéria agyalapi anasztomózisok 3

Az agyi vénás rendszer Vénás szinuszok a dura mater kettőzetében: átmérőjük nem függ a nyomástól az agyi vénákban nincsenek billentyűk Az agyi rezisztenciaerek funkcionális jellegzetességei Pia arteriolák extrinsic beidegzése: 1. sympathicus, 2. parasympathicus, és 3. trigeminális érző. Denerváció nem növeli az agyi áramlást (nincs vazokonstriktor tónus) Az intraparenchymális arteriolák a rajtuk végződő idegsejtek és gliasejtek nyúlványaival kialakítják az ún. neurovaszkuláris egységet. Hamel E, J Appl Physiol 100: 1059 1064, 2006 4

Az agyi véráramlás szabályozása ~ 750 ml/perc a jelentős autoregulációs kapacitás miatt a perfúziós nyomástól tág határok között független, relatíve stabil érték Szisztémás hatások: 1.hiperkapnia, 2. hipoxia, 3. hipoglikémia vazodilatációt okoz, és fokozzák a teljes agyi véráramlást A véráramlás pillanatnyi megoszlása az egyes területek között azonban igen változékony, és a neuronális aktivitástól függ Éber emberben is vizsgálható pozitron emissziós tomográfia (PET) és funkcionális MRI (fmri) segítségével. Agyi glükózanyagcsere PET térképek különböző feladatok teljesítése közben 5

véráramlási PET térkép a jobb látótérfél ingerlésekor, emberben Idegi aktivitás és hemodinamikai (BOLD) változások egyidejű regisztrálása agykéregben BOLD: blood oxygen-level dependent signal LFP: local field potential (~szinaptikus aktivitás) MUA, SDF: multiunit activity, spike density function (~ tüzelési aktivitás) 2003 by Society for Neuroscience Logothetis N K J. Neurosci. 2003;23:3963-3971 6

Véráramlás-anyagcsere csatolás első megsejtői Roy és Sherrington (1890) A neuronális aktivitás helyi növekedése, a metabolikus aktivitás, és azzal kapcsolatban az arteriolák dilatációján keresztül a véráramlás HELYI növekedéséhez vezet ez lényegében aktív funkcionális hiperémia, a mechanizmust pedig véráramlás-anyagcsere csatolásnak nevezzük (flow-metabolism coupling) a legfontosabb fiziológiás szabályzómechanizmus! A kognitív idegtudományokban is óriási jelentőségű! Dorsomedial Prefrontal Cortex Mediates Rapid Evaluations Predicting the Outcome of Romantic Interactions Design and behavioral results. 2012 by Society for Neuroscience Cooper J C et al. J. Neurosci. 2012;32:15647-15656 7

Neural predictors of subsequent decision compared with areas mediating judgments of physical attractiveness. Paracingulate cortex (circled) is the only activated region that significantly independently correlates with subsequent decision in a multiple regression.. Cooper J C et al. J. Neurosci. 2012;32:15647-15656 2012 by Society for Neuroscience Az anyagcsere-véráramlás csatolás mechanizmusa Gyors ~3-5 másodpercen belül hipoxia, hiperkapnia, hipoglikémia NEM alakul ki lokálisan a csatolás során (sőt az áramlás növekedés nagyobb mint az oxigénfogyasztás növekedése) A serkentő glutamáterg szinapszisok aktivációjához kötött A neurovaszkuláris egység tagjainak specifikus funkciója hozza létre Az asztrociták szerepe kitüntetett lehet 8

A csatolás kezdetén a válasz független az anyagcsere igény növekedéstől (feed forward), fenntartása azonban már függ tőle (feed back) Neuronális/glia mediátorok and retrogád vezetődő vaszkuláris hiperpolarizáció váltja ki az arteriolák dilatációját Pia arteriolák kapillárisok 9

Az agyi véráramlás szabályozása METABOLIKUS AUTOREGULÁCIÓ CBF LOKÁLIS! CBF Idegi aktivitás KÉMIAI (alacsony) (magas) Perfúziós nyomás NEUROGÉN CBF CO 2 CBF (alkalosis) agyi ECF pco2 (acidosis) szimpatikus ingerlés A vér-agy gát felfedezése Paul Ehrlich és Edwin Goldman (1913) Paul Ehrlich (1854-1915) Edwin Goldmann (1862-1913) A festék a vérből nem jut be az agyba, ill. az agyból a vérbe : gát, a festék a kapilláris endotélsejtek között akad el 10

Az agyi kapilláris szerkezete Rétegei: 1. Endotélium 2. Bazális membrán (pericita) 3. Asztrogliavégtalpak 100 cm 2 /g felszín, az endotélsejtek agy térfogatának mintegy 0.1%-át adják, az átlagos interkapilláris távolság 40µm Az vér-agy gát molekuláris struktúrája P. Ballabh et al. / Neurobiology of Disease 16 (2004) 1 13 Az alacsony paracelluláris permeabilitást a tight junction -ben az érintkező membránok struktúrfehérjéi (klaudinek, okkludin) között létrejövő homodimerizáció alakítja ki. A vér-agy gátban a kapcsolat olyan szoros, hogy a vízpermebilitás is igen kicsi. 11

Az agyi energiametabolizmus Glükóz + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O Alapja a glükóz aerob oxidációja CMRO 2 (az oxigén cerebrális metabolikus rátája): ~50ml/perc, a nyugalmi O 2 fogyasztás 20%-a A keringéssel oda kell naponta szállítani: ~72 liter oxigént, ~100g glükózt, ugyanakkor el kell szállítani ~72 liter szén-dioxidot, ~50 ml metabolikus vizet és ~1500 kj hőt Azagyi metabolizmusegyéb igényei Fehérjeszintézishez szükséges aminosavak felvétele A lebomló aminosavakból származó nitrogén (ammónia) leadása Membránalkotó esszenciális (többszörösen telítetlen) zsírsavak felvétele Vitaminok, nyomelemek A vérplazmában található endo-vagy exogén, az idegi működést potenciálisan károsító anyagok bejutásának megakadályozása 12

Transzport a vér-agy gáton keresztül meghatározó mértékben transzcelluláris egyszerű diffúzió: gázok, zsíroldékony molekulák (zsírsavak, vitaminok, etanol), kevés víz facilitált diffúzió: glükóz, aminosavak, ketontestek primer/szekunder aktív transzport: ionok, K + szekréció, glutamin-szekréció endocitózis, transzcitózis: vas, peptidek Példa endocitózisra: vastranszport VÉR AGY 13

Azagyi metabolizmusegyéb igényei Fehérjeszintézishez szükséges aminosavak felvétele A lebomló aminosavakból származó nitrogén (ammónia) leadása: GLUTAMINSZEKRÉCIÓ Membránalkotó esszenciális (többszörösen telítetlen) zsírsavak felvétele Vitaminok, nyomelemek A vérplazmában található endo-vagy exogén, az idegi működést potenciálisan károsító anyagok bejutásának megakadályozása A vér-agy gáton keresztül jelentős a glutamát/glutamin transzport, mely alapvető szerepet játszik az agyi ammóniaháztartás biztosításában (a glutamátfelvétel ~8g/nap, a glutaminleadás ~12 g/nap) vese agy 14

Azagyi metabolizmusegyéb igényei Fehérjeszintézishez szükséges aminosavak felvétele A lebomló aminosavakból származó nitrogén (ammónia) leadása: glutaminszekréció Membránalkotó esszenciális (többszörösen telítetlen) zsírsavak felvétele Vitaminok, nyomelemek A vérplazmában található endo-vagy exogén, az idegi működést potenciálisan károsító anyagok bejutásának megakadályozása Endoteliális enzim és transzportbarrier: a vér-agy gát másik aspektusa Számos molekula azért nem képes átjutni az endotélsejten, mert a (1) luminális membránban elhelyezkedő enzimek lebontják, vagy (2) multispecifikus aktív transzporterek (ABC szupercsalád) az endotélsejtbe jutott anyagot a vérbe visszapumpálják. A gát jelentősen megnehezíti gyógyszerek bejuttatását a központi idegrendszerbe A legfontosabb ilyen pumpák a P-glikoprotein (multidrug resistant protein MDR1), az MDR-related protein (MRP2) és az organikus aniontranszporter protein 2 (OATP2) 15

Multispecifikus transzporterek a vér-agy gátban AGY VÉR Hagenbuch, B. et al. News Physiol Sci 17: 231-234 2002; doi:10.1152/nips.01402.2002 Copyright 2002 American Physiological Society Összefoglalás: az agyi kapilláris endothelium egyszerre képez transz-és paracelluláris barriert ill. biztosítja minden, az agyi homeosztázishoz szükséges anyag szabályozott, bidirekcionális transzportját! 16

Az agyi vérátáramlás funkciója A funkcióhoz szükséges anyagcsere igények kielégítése Az agy-gerincvelői folyadék, a liquor cerebrospinalis képződésének és felszívódásának biztosítása Az agy által termelt ill. az agyi működést szabályozó hormonok transzportja A liquor cerebrospinalis (cerebrospinális folyadék, CSF) A legnagyobb transzcelluláris folyadéktér (140-150 ml) összetétele: izotóniás, fehérjementes plazmához hasonló összetételű, NaCl koncentrációja magasabb, K + koncentrációja alacsonyabb a plazmánál. napi termelődése 500-600 ml/nap, 80-90% a plexus choroideusokbanban termelődik, aktív szekrécióval Az agyi interstitiumban nyirokerek nincsenek, az interstitiumba kerülő folyadék (metabolikus víz + csekély filtrátum) a CSF felé vezetődik el 17

CSF képződés: elektrolit transzport a plexus choroideus epitheliumban Bazolateralisan: Cl - felvétel (anion exchanger 2 (AE2), Na + és HCO 3- felvétel (neutrális Na + /HCO 3 - kotranszporter (NBCn2), némi HCO 3 - helyileg keletkezik CO 2 ból szénsavanhidrázzal Luminalisan: Na + export: Na + /K + ATPáz, HCO 3- export elektrogén Na + /HCO 3- kotranszporter (NBCe2), Cl - export K + /Cl - kotranszporter (KCC4), a víz mind transzcellulárisan mind paracellulárisan követi az ionokat 18

A CSF szerves összetevői Gyakorlatilag proteinmentes <0.35 g/l Gyakorlatilag fehérvérsejt mentes<5 fvs/µl Glükóz cc ~ a plazmaszint 2/3-a A CSF felszívódása Passzív CSF-nyomás függő 19

Glymphaticus rendszer : A CSF egy része a paravaszkuláris teren és az agyi interstitiumon át a dura nyirokerei felé áramlik el 8:734, 2017 Az agy folyadék-háztartása Artériás vér vér-liquor gát vér-agy gát CSF glymphatics Metabolikus víz Vénás vér 20

Az agyi véráramlás funkciói Az idegi funkcióhoz szükséges anyagcsere igények kielégítése Az agy-gerincvelői folyadék, a liquor cerebrospinalis képződésének és felszívódásának biztosítása Az agy által termelt hormonok ill. az agyi működést befolyásoló/szabályozó anyagok transzportja Kívül a vér-agy gáton: cirkumventrikuláris szervek (6) Hormontermelés, szenzoros funkció EM EM: eminentia mediana corpus pineale/ tobozmirigy Hormontermelés plexus choroideus Liquor cerebrospinalis szekréciója 21