Hàng rào máu não được tạo thành bởi một hệ thống tế bào phức tạp bao gồm: các tế bào nội mô endothelial cell, tế bào hình sao astroglia, tế bào ngoại mạch pericyte, các đại thực bào ngoạ
Trang 12.1.Cấu trúc hàng rào máu não
Mặc dù khái niệm về hàng rào máu não đã tiếp tục được hoàn chỉnh trong vài thập kỷ qua, nhưng sự hiểu biết về cấu trúc cơ bản của hàng rào máu não được đầy đủ hơn từ các nghiên cứu của Reese, Karnovsky và Brightman
Theo đó, hàng rào máu não tồn tại chủ yếu dưới dạng một hàng rào lan tỏa và
tập trung ở phạm vi tế bào nội mô của vi mạch não, mang đặc điểm là có sự hiện diện của mối liên kết chặt chẽ giữa tế bào với tế bào (tight cell-cell
junctions) và không có cửa sổ (fenestration) Đặc tính này không hề có ở hệ thống vi mạch ngoài não
Hình 2.1: Đặc điểm hình thái của mao mạch ngoài não [a] và mao mạch thần kinh [b] Hệ thống mao mạch thần kinh có dãi bịt, không có cửa sổ và có nhiều ty thể Các tế bào nội mô thần kinh được bao bọc bởi các màng cơ bản liên tiếp nhau và bên ngoài được bao phủ bởi chân của tế bào hình sao Các mao mạch ngoài não thì không có đặc tính trên [14],[22]
Hàng rào máu não được tạo thành bởi một hệ thống tế bào phức tạp bao gồm: các tế bào nội mô (endothelial cell), tế bào hình sao (astroglia), tế bào ngoại mạch (pericyte), các đại thực bào ngoại mạch (perivascular
macrophage) và màng đáy (basal lamina) (Bradbury, 1985) Gắn vào mỗi khoãng cách không đều đặn ở màng tế bào nội mô là các tế bào ngoại mạch, các tế bào này thường chia làm 2 phân nhóm: nhóm có dạng hình hạt và nhóm có dạng sợi nhỏ (Tagami et al, 1990) Các tế bào ngoại mạch và tế bào
Trang 2nội mô được bao bọc bởi màng đáy, đó là cấu trúc màng dày khoãng 30-40
nm có thành phần bao gồm: collagen tip IV, heparin sulfate proteoglycan, laminin, fibronectin và các protein chất nền ngoại bào khác (extracellular matrix) Màng đáy liên tục với màng của chân tế bào hình sao, các cấu trúc trên bao quanh vi mạch não (hình 2.2)
Hình 2.2: Hình ảnh cắt ngang qua mao mạch não Chu vi của lòng mao mạch gồm các tế bào nội mô (EC), kết dích các màng tế bào nội mô bởi các dãi bịt (TJ) Các tế bào ngoại mạch (PC) được gắn vào bề mặt của các tế bào nội mô
và chúng được bao bọc bởi màng đáy (BL), màng đáy thì liên tục với màng của chân tế bào hình sao và màng tế bào của các tế bào nội mô (EC)[1] Chân của tế bào hình sao (astrocyte end feet) gắn chặt với các tế bào nội
mô thông qua màng đáy, chúng có tác dụng và duy trì chức năng của hàng rào máu não Các tế bào nội mô được gắn chặt vào màng đáy cùng với các tế bào ngoại mạch và các đại thực bào ngoại mạch Các tế bào ngoại mạch có đặc điểm là có thể co rút lại, chúng bao bọc quanh mao mạch não và có chức năng là điều chỉnh sự phát triển các tế bào nội mô Do liên kết chặt chẽ với các tế bào nội mô, các tế bào ngoại mạch đảm bảo sự nguyên vẹn của mao mạch não và bảo tồn chức năng của hàng rào máu não Cuối cùng, lòng mao mạch được bao phủ bởi các tế bào nội mô, đây chính là các thành phần cơ bản tạo nên hình thái và chức năng của hàng rào máu não [14],[22]
Trang 3Hình 2.3: Hàng rào máu não (hình cắt ngang và cắt dọc phóng đại) Chúng
được tạo thành bởi sự kết dích chặt của các tế bào nội mô lót bên trong lòng mao mạch não, tạo nên hàng rào ngăn cách giữa hệ tuần hoàn vào nhu mô não (tế bào hình sao và vi tế bào thần kinh đệm)[2],[22]
2.2.Cơ chế vận chuyển các chất qua hàng rào máu não
Hàng rào máu não có mối liên kết chặt chẽ với sự vận chuyển các hợp chất
có tính ưa nước đi vào nhu mô não Chẳng hạn như các hợp chất nội sinh, chất dinh dưỡng đi vào nhu mô não có thể bị hạn chế Các chất dinh dưỡng thiết yếu được vận chuyển vào nhu mô não bằng các chất chuyên chở và có tính chất chọn lọc Nhiều hệ thống vận chuyển có đặc tính khác nhau từ sự vận chuyển thụ động (chẳng hạn như khuếch tán) đến vận chuyển chủ động
và quá trình này đòi hỏi năng lượng
Lòng mạch
Tế bào ngoại mạch
Tế bào hình
sao
Màng đáy
Dãi bịt
Tế bào nội mô
Dãi bịt Nội mô Màng đáy
T ế bào hình sao
đệm Hàng rào
máu não
Trang 4Hình 2.4: Hàng rào máu não và sự vận chuyển các chất vào não[27]
Sự khuếch tán của các chất xuyên qua màng tế bào nội mô của hàng rào máu não lệ thuộc vào đặc tính lý hóa của các hợp chất này, chẳng hạn khả năng hòa tan của các chất vào mỡ, trọng lượng phân tử, điện thế hoặc mức
độ ion hóa Rapoport và cs (1979) đã mô tả mối tương quan giữa sự khuếch tán qua hàng rào máu não và sự hòa tan của các chất vào mỡ Các chất hòa tan trong mỡ đi xuyên qua màng tế bào của tế bào nội mô dễ dàng và cũng
dễ cân bằng giữa tuần hoàn và mô não (Bradbury, 1985) Trong nghiên cứu thực nghiệm cũng phát hiện ra mối tương quan mật thiết giữa tính tan được của các hợp chất vào mỡ với khả năng thấm qua hàng rào máu não của chúng (Van Bree et al, 1988) Ngược lại, cũng theo các nghiên cứu trên, các hợp chất có chứa chất nền là P-glycoprotein thì khó vận chuyển qua hàng rào máu não
Gần đây, P-glycoprotein (Pgp) thường đi kèm với tình trạng đề kháng nhiều thuốc (multidrug resistance MDR) trong nhiều loại u, cũng đã xác định được
vị trí trên hàng rào máu não Việc khám phá ra sự hiện diện của nó ở hàng rào máu não góp phần hiểu rõ cơ chế xâm nhập của các thuốc vào não Pgp
là một glycoprotein có trọng lượng phân tử 170 kDa và nó thuộc lớp trên của các chất vận chuyển phụ thuộc năng lượng ATP
Trang 5Hệ thống các chất mang đặc trưng làm trung gian vận chuyển chủ động một
số hợp chất vào não đã được nhận diện Một hệ vận chuyển glucose có tính chất chọn lọc, có tên là GLUT-1 (trong nhóm gen trội, gồm chất vận chuyển đường độc lập với natri) có đặc tính vận chuyển các chất 2-deoxyglucose, 3-O-methylglusose, mannose, galactose và glucose với một khả năng rất cao GLUT-1 có trọng lượng phân tử 55 kDa, hiện diện ở cả lớp màng và dưới màng của màng tế bào nội mạc mao mạch não Ba hệ chất mang amino acid
có ái lực cao đã được mô tả như hệ vận chuyển amino acid hướng thần kinh
có kích thước lớn (LNAA system), hệ vận chuyển amino acid có tính kiềm và
hệ vận chuyển cho amino acid có tính acid, chúng hoàn toàn riêng biệt nhau Hơn nữa, hệ vận chuyển cho purine, nucleoside, thiamine, monocarbocylic acid, và hóc môn tuyến giáp cũng đã được phát hiện Như vậy, hàng rào máu não có chức năng rất quan trọng trong việc duy trì sự hằng định nội môi cho
hệ thần kinh trung ương và đảm bảo tối ưu cho chức năng của chúng [9], [14]