Transport of 3H L-Alanine Across the Blood-Brain Barrier of in Situ Perfused Guinea Pig Brain

  • Ivanka D. Markovic
  • Zoran B. Redzic
  • Suzana S. Jovanovic
  • Dusan M. Mitrovic
  • Ljubisa M. Rakic
Part of the Advances in Behavioral Biology book series (ABBI, volume 46)

Summary

Transport of 3H L-alanine through the blood-brain barrier (BBB) was studied using brain vascular perfusion method in guinea pig. Our results indicate that L-alanine passes across the luminal side of the BBB. Unidirectional transport constant Kin ranged from 4.871±0.622 μmin−1g−1 in hippocampus to 5.608±0.902 μmin−1g−1 in parietal cortex, which is comparable with the values obtained for other small neutral non-essential amino acids. Addition of unlabelled L-alanine to perfusing medium caused the decrease in L-alanine transport, indicating the importance of saturable component for L-alanine transport. However, presence of high concentrations of unlabelled L-alanine in perfusing medium (up to 12 mmol/l), did not result in complete inhibition of 3H L-alanine transport through the BBB. Therefore, it seems that another mechanism is also involved in 3H L-alanine transport across the endothelial cells’ luminal membrane. Values for Michaelis-Menten constant for L-alanine transport from blood into brain point out that the affinity of this molecule to its carrier(s) is rather small (Km >1 mmol/1). Capacity of 3H L-alanine blood-to-brain transport is very small as well (Vmax <20 nmol/min/g).

The addition of BCH (4 mmol/1), in order to eliminate the contribution of the L-transport system, did not cause significant decrease in L-alanine blood-to-brain transport. Still, presence of unlabelled L-serine in the perfusing medium (4 mmol/1) resulted in reduction of L-alanine uptake (p<0.05). It appears that L transport system may not be of the greatest importance in L-alanine transport through the BBB, and that L-serine and L-alanine compete for the same transport systems.

These results indicate that transport of L-alanine across the BBB consist of both saturable and non-saturable component. Saturable uptake of L-alanine is probably mediated by more than one transport system.

Keywords

Neutral Amino Acid Perfuse Medium Saturable Component Perfusion Circuit Saturable Uptake 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Résumé

Nous avons étudié, chez le cobaye, par la méthode de perfusion vasculaire cérébrale, le transport de la 3H-L-alanine à travers la barrière hémato-encéphalique. La constante Km de transport unidirectionnel varie de 4,871 ± 0,622 μmin−1g−1 dans l’hippocampe à 5,608 ± 0,902 μmin−1g−1 dans le cortex pariétal, valeurs comparables à celles obtenues pour d’autres petits acides aminés neutres non-essentiels. L’addition de L-alanine non marquée dans le milieu de perfusion provoque une réduction du transport de la L-alanine, ce qui montre l’importance d’un composé saturable dans ce transport. Cependant, même de fortes concentrations en L-alanine non marquée (jusqu’à 12 mmol/1) dans le milieu de perfusion n’entraînent pas une inhibition totale du transport de 3H-L-alanine à travers la BHE. Il semble donc qu’un autre mécanisme soit mis en jeu dans ce transport à travers la membrane luminale des cellules endothéliales. Les valeurs de la constante de Michaelis-Menten pour le transport de la L-alanine du sang vers le parenchyme cérébral démontrent que l’affinité de cette molécule pour son ou ses transporteurs est plutôt faible (Km > 1 mmol/1). L’efficacité du transport de la 3H-L-alanine du sang vers le cerveau est également très faible (Vmax < 20 nmol/min/g). L’addition de BCH (4 nmol/1) pour éliminer la contribution du système de L-transport ne provoquait pas de baisse significative du transport de L-alanine. Pourtant, la présence de L-sérine non marquée (4 nmol/1) dans le milieu de perfusion a provoqué une réduction de la capture de L-alanine (P < 0,05). Il semble que le système de L-transport n’est peut-être pas essentiel pour le transport de la L-alanine à travers la BHE, et que la L-sérine et la L-alanine se partagent le même système de transport. Ces résultats montrent que le transport de la L-alanine à travers la BHE a des composants saturables et non saturables. La capture saturable de L-alanine est probablement médiée par plus d’un système de transport.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    Yudilevich, D., de Rose, N. and Sepulveda, F. (1972). Facilitated transport of amino acids through the blood-brain harrier of the dog studied in a single capillary circulation. Brain Res., 44, 569–578.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  2. 2.
    Smith Q.R., Momma S., Aoyagi M., Rapoport S.1. (1987). Kinetics of Neutral Amino Acid Transport Across the Blood-Brain Barrier. J Neurochem, 49 (5); 1651–1658Google Scholar
  3. 3.
    Zlokoviæ B., Begley D., Durièize B. and Mitroviae D. (1986). Measurement of solute transport across the blood-brain barrier in the perfused guinea pig brain; method and application to N-methyl-a-amino isobutyric acid. J. Neurochem 46: 1444–1459.CrossRefGoogle Scholar
  4. 4.
    Gjedde, A. (1983). Modulation of substrate transport to the brain. Acta Neurol. Scand., 67, 3–25.Google Scholar
  5. 5.
    Patlak, C., Fenstermacher, J. and Blasberg, R. (1983). Graphical evaluation of blood to brain transfer constants from multiple time uptake data. J. Cereb. Blood Flow Metab., 3, 1–7.Google Scholar

Copyright information

© Springer Science+Business Media New York 1996

Authors and Affiliations

  • Ivanka D. Markovic
    • 1
  • Zoran B. Redzic
    • 2
  • Suzana S. Jovanovic
    • 1
  • Dusan M. Mitrovic
    • 3
  • Ljubisa M. Rakic
    • 1
  1. 1.Biomedical Research DepartmentICN Galenika InstituteBelgradeYugoslavia
  2. 2.Institute of BiochemistrySchool of MedicineBelgradeYugoslavia
  3. 3.Institute of PhysiologySchool of MedicineBelgradeYugoslavia

Personalised recommendations