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