Bariera krew-mózg stanowi złożoną strukturę złożoną z ciągłych komórek śródbłonka w mikronaczynich mózgowych, które uszczelniają kontakty między komórkami i są pokryte periwaskularnymi odnogami astrocytów1. W demencji naczyniowej dysfunkcja tej kluczowej struktury odgrywa fundamentalną rolę w rozwoju i progresji choroby.
Dysfunkcja śródbłonka naczyniowego stanowi kluczowy mechanizm demencji naczyniowej i jest związana z wadliwą regulacją przez syntazę tlenku azotu (eNOS)2. Niedobór tlenku azotu w demencji naczyniowej może zmniejszać syntezę czynnika neurotroficznego pochodzenia mózgowego (BDNF), co następnie hamuje funkcję ochronną astrocytów, prowadząc do uszkodzenia bariery krew-mózg i uwolnienia dużej liczby cytotoksycznych substancji w mózgu2.
Mechanizmy uszkodzenia bariery krew-mózg
Przewlekłe niedokrwienie mózgu lub hipoksja stanowią główny czynnik powodujący uszkodzenie bariery krew-mózg3. Dysfunkcja śródbłonka prowadzi do wielu procesów, takich jak zwiększenie przepuszczalności bariery krew-mózg, narażenie komórek nerwowych na szkodliwe substancje, wzrost środowiska zapalnego i dysfunkcję sprzężenia naczyniowo-nerwowego4.
Termin „dysfunkcja śródbłonka” wskazuje na stan, w którym śródbłonek jest uszkodzony i może rozwijać stany prozapalne, prowazokurczowe i prokoagulacyjne4. Uszkodzenie funkcji bariery krew-mózg i splotu naczyniówkowego, po którym następuje wzrost neurozapalnych cząsteczek pochodzących z krążenia krwi, może promować uszkodzenie mózgu4.
Zwiększona przepuszczalność naczyniowa
Obecnie dobrze wiadomo, że przepuszczalność bariery krew-mózg jest zaburzona u pacjentów z chorobą mikronaczynią mózgową4. Zaburzenia małych naczyń mogą również prowadzić do uszkodzeń wpływających na barierę krew-mózg i przewlekłego wycieku płynu oraz makrocząsteczek w istocie białej, nawet jeśli metody neuroobrazowania nie wykrywają rozlanych zmian bariery krew-mózg in vivo5.
Hipokrwienie wywołana dysfunkcja śródbłonka naczyniowego prowadzi do uszkodzenia bariery krew-mózg, co dodatkowo ułatwia dysfunkcję synaptyczną i neuroinflammację6. Ten proces tworzy błędne koło, w którym uszkodzenie bariery nasila dalsze procesy patologiczne.
Rola tlenku azotu w dysfunkcji bariery
Tlenek azotu odgrywa kluczową rolę w regulacji funkcji bariery krew-mózg. We wczesnych stadiach udaru, z powodu szybkiego zmniejszenia przepływu krwi mózgowej, dostawa glukozy i tlenu jest dramatycznie zmniejszona w niedokrwionym obszarze mózgu wraz z przeciążeniem wapniem7. Depolaryzacja błony powoduje uwolnienie eksytotoksycznego aminokwasu glutaminianu i znacznie zmniejszoną aktywność eNOS, wraz ze zmniejszonym wydzielaniem tlenku azotu i niską biodostępnością tlenku azotu7.
Zmniejszona produkcja i zwiększone zużycie tlenku azotu z powodu hipoksji i reaktywnych form tlenu są ściśle związane z upośledzeniem poznawczym w demencji naczyniowej7. Potwierdzono, że osłabienie aktywności eNOS może prowadzić do dysfunkcji śródbłonka w demencji, podczas gdy zwiększenie przyjmowania egzogennego tlenku azotu może poprawić stan poznawczy w naczyniowym upośledzeniu poznawczym7.
Konsekwencje przenikania szkodliwych substancji
Uszkodzenie bariery krew-mózg prowadzi do przenikania różnorodnych szkodliwych substancji do tkanki nerwowej. Dysfunkcja i uszkodzenie bariery krew-mózg wywołuje neuroinflammację i stres oksydacyjny, które wzmacniają aktywność beta-sekretazy i gamma-sekretazy, skutkując promowaniem białek amyloidowych8. Ten proces łączy dysfunkcję naczyniową z akumulacją patologicznych białek, tworząc most między mechanizmami naczyniowymi a neurozwyrodnieniowymi.
Zapalenie mikronaczyniowe, jak opisano wcześniej, jest powszechną cechą modeli niedokrwienia z markerami przewlekłego stanu zapalnego i aktywacji śródbłonka, prowadząc do zwiększonej przepuszczalności bariery krew-mózg i do infiltracji czynników zapalnych, takich jak interleukiny, metaloproteinazy macierzy (MMP), czynnik martwicy nowotworów alfa (TNFα), receptor toll-podobny 4 (TLR4), białko C-reaktywne (CRP)9.
Wpływ na funkcje synaptyczne
Dysfunkcja bariery krew-mózg ma bezpośredni wpływ na funkcjonowanie synaps. Dysfunkcja synaptyczna w demencji naczyniowej obejmuje zmianę struktury morfologicznej i stanu funkcjonalnego synaps10. Dysfunkcja synaptyczna jest głównie spowodowana przez niedokrwienie związane ze strukturą synaptyczną, funkcją i zmianami kolców dendrytycznych w tkance pośmiertnej w demencji naczyniowej6.
Inne przyczyny, takie jak dysfunkcja mitochondrialna, stres retikulum endoplazmatycznego, neuroinflammacja i aktywacja mikrogleju w demencji naczyniowej również prowadzą do dysfunkcji synaptycznej6. Te mechanizmy pokazują, jak uszkodzenie bariery krew-mózg wpływa na najważniejsze funkcje neuronalne.
Mechanizmy naprawcze i adaptacyjne
Mimo ciężkiego uszkodzenia, mózg podejmuje próby naprawy i adaptacji. Utrzymanie określonego zakresu stężenia tlenku azotu jest kluczowe dla podtrzymania plastyczności synaptycznej1. Rola tlenku azotu w demencji naczyniowej zależy od ilości tlenku azotu i miejsca jego produkcji1.
Neurotoksyczny tlenek azotu jest zawsze produkowany przez mikroglialną iNOS1. Nadmierna akumulacja tlenku azotu może powodować błędne fałdowanie białek i dysfunkcję mitochondrialną poprzez S-nitrozylację1. W późnych stadiach demencji naczyniowej nadmiernie aktywne substancje reaktywne form tlenu aktywują iNOS w mikrogleju i produkują dużą ilość tlenku azotu1.
Zrozumienie mechanizmów uszkodzenia i naprawy bariery krew-mózg otwiera nowe możliwości terapeutyczne. Badania pokazują, że inhibitor iNOS aminoguanidyna może znacząco łagodzić dysfunkcję śródbłonka i upośledzenie poznawcze u szczurów z demencją naczyniową1, co wskazuje na potencjalne cele terapeutyczne w leczeniu tej choroby.


















