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

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

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

Energia források a vázizomban

Fejezetek az agy vérellátásának szabályozásából Bevezetés

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

A kiválasztó szervrendszer élettana

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

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

Neurovaszkuláris csatolás

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

A vese mőködése. Dr. Nánási Péter elıadásai alapján

1.1. A túlélés szabályozáselméleti biztosítékai

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

ph jelentősége a szervezetben

Szénhidrátok monoszacharidok formájában szívódnak fel a vékonybélből.

Sav-bázis egyensúly. Dr. Miseta Attila

Hemodinamikai alapok

Szabályozásbiológia EA

Az emlıs keringési rendszer felépítése

Szívelektrofiziológiai alapjelenségek. Dr. Tóth András 2018

Nevezze meg a számozott részeket!

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

Eredmény: 0/308 azaz 0%

Eredmény: 0/323 azaz 0%

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

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

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

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

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

Szigeti Gyula Péter. Homeosztázis

Szekréció és felszívódás II. Minden ami a gyomor után történik

Az egyes szervrendszerek vérellátása

Biológiai membránok és membrántranszport

Cerebrovaszkuláris elváltozások öregedésben és Alzheimer-kórban

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

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

3.2. A tubulusfal szerkezete

Mi is az funkcionális mágneses rezonanciás képalkotó vizsgálat

Egy idegsejt működése

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

A köztiagy (dienchephalon)

A vizeletürítés mechanizmusa

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

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

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

Új szignalizációs utak a prodromális fázisban. Oláh Zita

A légzés élettana II.

KÉSZÍTETTE: BALOGH VERONIKA ELTE IDEGTUDOMÁNY ÉS HUMÁNBIOLÓGIA SZAKIRÁNY MSC 2015/16 II. FÉLÉV

ELEKTROLIT VIZSGÁLATOK 1. ELEKTROLITOK

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

Membrántranszport. Gyógyszerész előadás Dr. Barkó Szilvia

Homeosztázis A szervezet folyadékterei

Gyógyszerészeti neurobiológia. Idegélettan

Asztrociták: a központi idegrendszer sokoldalú sejtjei Dr Környei Zsuzsanna

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

Keringés. Kaposvári Péter

A kapilláris rendszer

Elektrofiziológiai alapjelenségek 1. Dr. Tóth András

Membránszerkezet Nyugalmi membránpotenciál

A vér-agy gát. Farkas Eszter szeptember 13.

Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

Vízminőség, vízvédelem. Felszín alatti vizek

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

A kiválasztási rendszer felépítése, működése

Folyadékkristályok; biológiai és mesterséges membránok

Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

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

Vérkeringés. A szív munkája

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

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

Az agyi értónust befolyásoló tényezők

Táplálék. Szénhidrát Fehérje Zsír Vitamin Ásványi anyagok Víz

A kardiovaszkuláris rendszer élettana VI.

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

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

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

Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet

A somatomotoros rendszer

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

TRANSZPORTFOLYAMATOK A SEJTEKBEN

A gázcsere alapjai, a légzési gázok szállítása

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

Asztroglia Ca 2+ szignál szerepe az Alzheimer kórban FAZEKAS CSILLA LEA NOVEMBER

Táplákozás - anyagcsere

Bevezetés a kognitív idegtudományba

Monitorozás az intenzív osztályon. Neuromonitorozás

Az inhalációs anesztetikumok farmakokinetikája

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

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

Hatóanyagok fizikai-kémiai tulajdonságai és a felszívódás összefüggése

TRANSZPORTEREK Szakács Gergely

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

Epitheliális transzport

A juxtaglomeruláris apparátus jelátviteli mechanizmusai a macula densán keresztül és azon túl

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

Biofizika (molekuláris biofizika és biológiai anyagtan) 2014, tavaszi szemeszter

Átírás:

Az agyi véráramlás szabályozása, a liquor cerebrospinális, az agy barrierrendszerei 2016. március 25. 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

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!

Az agyi artériás rendszer 4 ellátó artéria agyalapi anasztomózisok

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

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

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

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

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

Az asztrocita közvetítheti a szinaptikus aktivációt az arteriola felé! arteriola

Asztrocita Ca 2+ szignál a primer szomatoszenzoros kéregben (egér whisker barrel) Wang X et al. Methods Mol Biol 489:93-109, 2009.

A szinaptikus aktiváció az asztrocitában intracelluláris tovaterjedő Ca 2+ szignált alakít ki

A Ca 2+ szignál hatására a perivaszkuláris gliavégtalp vazoaktív anyagokat szabadít fel (K +, PGE 2, EETs),

Az agyi véráramlás szabályozása METABOLIKUS AUTOREGULÁCIÓ CBF LOKÁLIS! CBF (alacsony) (magas) Idegi aktivitás KÉMIAI 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

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 40mm

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.

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

Az agyi metabolizmus egyéb 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

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

Az agyi metabolizmus egyéb 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

Az agyi metabolizmus egyéb 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)

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

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

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

A CSF szerves összetevői Gyakorlatilag proteinmentes <0.35 g/l Gyakorlatilag fehérvérsejt mentes <5 fvs/ml Glükóz cc ~ a plazmaszint 2/3-a

A CSF felszívódása Passzív CSF-nyomás függő

Az agy folyadék-háztartása Artériás vér vér-liquor gát vér-agy gát filtrátum CSF nyirok Metabolikus víz Vénás vér

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 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