Struttura barriera ematoencefalica, funzioni e malattie

il barriera emato-encefalica (BHE) è un muro semipermeabile che si trova tra il sangue e il cervello. È costituito dalle cellule che formano le pareti dei capillari del sangue cerebrale. Questa barriera consente ai neuroni del sistema nervoso centrale di essere chimicamente isolati dal resto dell'organismo.

Paul Ehrlich, il medico tedesco che vinse il premio Nobel per la medicina nel 1908, dimostrò l'esistenza della barriera emato-encefalica.

Nel 1878 ha fatto una tesi sulla colorazione istologica. Ehrlich cercò di iniettare una tintura blu chiamata anilina nel flusso sanguigno di un topo. Ha scoperto che tutti i tessuti erano tinti di blu tranne il cervello e il midollo spinale.

Tuttavia, quando ha iniettato la stessa tintura nel liquido cerebrospinale dei ventricoli cerebrali, l'intero sistema nervoso centrale si è tinto di blu.

Questo esperimento ha dimostrato che esiste una barriera tra il sangue e il liquido nelle cellule del cervello (fluido extracellulare): la barriera emato-encefalica.

Il cervello è l'unico organo dotato di un proprio sistema di sicurezza. Grazie alla barriera emato-encefalica, i nutrienti essenziali possono raggiungerlo bloccando l'ingresso di altre sostanze.

Questa barriera serve a mantenere il corretto funzionamento dei neuroni controllando l'ingresso e l'uscita delle sostanze chimiche nel cervello. Anche se, sfortunatamente, questa barriera agisce così efficacemente bloccando il passaggio di sostanze estranee al cervello che normalmente impedisce anche ai farmaci di raggiungerlo.

In ogni caso, la ricerca continua a progettare farmaci che abbiano i requisiti necessari per penetrare questa barriera.

Tuttavia, ci sono alcune regioni del corpo dove non c'è barriera emato-encefalica. Questi sono conosciuti come organi circuventricolari.

Infine, ci sono determinate condizioni che producono un'apertura della barriera emato-encefalica. Ciò consente lo scambio di sostanze liberamente, in modo che il funzionamento del cervello possa essere alterato. Alcuni di loro sono infiammazione, traumi o malattie come la sclerosi multipla.

Struttura della barriera emato-encefalica

Alcune sostanze possono attraversare questa barriera, ma altre no. Ciò significa che si tratta di una barriera selettivamente permeabile.

In gran parte del corpo, le cellule che formano i capillari sanguigni non si legano strettamente. Queste sono chiamate cellule endoteliali e presentano delle fessure tra le quali possono entrare ed uscire varie sostanze. Pertanto, gli elementi vengono scambiati tra il plasma sanguigno e il liquido che circonda le cellule dell'organismo (fluido extracellulare).

Tuttavia, nel sistema nervoso centrale, i capillari non hanno queste fessure. Al contrario, le cellule sono strettamente collegate. Questo impedisce a molte sostanze di lasciare il sangue.

È vero che ci sono alcune sostanze concrete che possono attraversare questa barriera. Lo fanno per mezzo di speciali proteine ​​che li trasportano dalle pareti dei capillari.

Ad esempio, i trasportatori di glucosio consentono l'ingresso di questa sostanza nel cervello per fornire carburante. Inoltre, questi trasportatori impediscono ai rifiuti tossici di rimanere nel cervello.

Cellule gliali (di supporto), chiamate astrociti, si raggruppano attorno ai vasi sanguigni del cervello e sembrano svolgere un ruolo importante nello sviluppo della barriera emato-encefalica. Questi sembrano anche contribuire al trasporto di ioni dal cervello al sangue.

D'altra parte, ci sono aree del sistema nervoso che hanno una barriera emato-encefalica più permeabile che in altre. La seguente sezione spiega a cosa serve.

funzioni

Perché ci sia un buon funzionamento cerebrale, è essenziale mantenere un equilibrio tra le sostanze all'interno dei neuroni e nel fluido extracellulare che le circonda. Ciò consente ai messaggi di essere trasmessi correttamente tra le celle.

Se i componenti del fluido extracellulare cambiano, anche leggermente, questa trasmissione verrà alterata portando ad alterazioni della funzione cerebrale.

Pertanto, la barriera emato-encefalica agisce per regolare la composizione di questo liquido. Ad esempio, molti degli alimenti che mangiamo presentano sostanze chimiche che potrebbero modificare lo scambio di informazioni tra i neuroni. La barriera emato-encefalica impedisce a queste sostanze di raggiungere il cervello, mantenendo un buon funzionamento.

È importante notare che la barriera emato-encefalica non ha una struttura uniforme in tutto il sistema nervoso. Ci sono luoghi in cui ha più permeabilità che in altri. Questo è utile per consentire il passaggio di sostanze che non sono ben accette in altri luoghi.

Un esempio è l'area postrema del tronco cerebrale. Questa regione controlla il vomito e ha una barriera ematoencefalica molto più permeabile. Il suo scopo è che i neuroni in quella zona possano rilevare rapidamente sostanze tossiche nel sangue.

Così, quando un po 'di veleno che arriva dallo stomaco raggiunge il sistema circolatorio, stimola l'area cerebrale postrema causando vomito.In questo modo, l'organismo può espellere il contenuto tossico dallo stomaco prima che inizi a essere dannoso.

In sintesi, le tre funzioni principali della barriera emato-encefalica sono:

- Protegge il cervello da sostanze estranee potenzialmente pericolose o che potrebbero compromettere il funzionamento del cervello.

- Protegge e separa il sistema nervoso centrale da ormoni e neurotrasmettitori che si trovano nel resto del corpo, evitando effetti indesiderati.

- Mantiene un costante equilibrio chimico nel nostro cervello.

Quali sostanze attraversano la barriera emato-encefalica?

Ci sono sostanze più sensibili di altre ad attraversare la barriera emato-encefalica. Le sostanze con le seguenti caratteristiche entrano più facilmente di altre:

- Piccole molecole passano molto più facilmente dalla barriera emato-encefalica rispetto alle grandi molecole.

- Le sostanze liposolubili attraversano facilmente la barriera ematoencefalica, mentre quelle che non lo fanno lo fanno più lentamente o non riescono ad attraversarlo. Un tipo di farmaco liposolubile che raggiunge facilmente il nostro cervello sono barbiturici. Altri esempi sono etanolo, nicotina, caffeina o eroina.

- Le molecole che hanno meno carica elettrica superano la barriera più rapidamente di quelle che hanno una carica elevata.

Alcune sostanze possono attraversare la barriera emato-encefalica. Soprattutto, passano glucosio, ossigeno e aminoacidi molecole che sono fondamentali per il corretto funzionamento del cervello.

Gli amminoacidi come la tirosina, il triptofano, la fenilalanina, la valina o la leucina entrano rapidamente nella barriera emato-encefalica. Molti di questi sono precursori di neurotrasmettitori che sono sintetizzati nel cervello.

Tuttavia, questa barriera esclude praticamente tutte le grandi molecole e il 98% di tutti i farmaci composti da piccole molecole.

Questo è il motivo per cui ci sono difficoltà per il trattamento delle malattie del cervello, dal momento che i farmaci di solito non attraversano la barriera o non le quantità necessarie. In alcuni casi, gli agenti terapeutici possono essere iniettati direttamente nel cervello per evitare la barriera emato-encefalica.

Allo stesso tempo, impedisce l'ingresso di neurotossine e lipofili attraverso un trasportatore regolato dalla cosiddetta glicoproteina P.

Organi circuventricolari

Come accennato, ci sono diverse regioni del cervello in cui la barriera emato-encefalica è più debole e più permeabile. Questo fa sì che le sostanze raggiungano queste regioni con facilità.

Grazie a queste aree, il cervello può controllare la composizione del sangue. All'interno degli organi circuventricolari sono:

- Ghiandola pineale: è una struttura situata all'interno del nostro cervello, tra gli occhi. È legato ai nostri ritmi biologici e alle nostre importanti funzioni ormonali. Rilascia la melatonina e i peptidi neuroattivi.

- Neuroipofisi: è il lobo posteriore della ghiandola pituitaria. Memorizza le sostanze dall'ipotalamo, principalmente neuro-ormoni come l'ossitocina e la vasopressina.

- Area postrema: come detto sopra, produce vomito per impedirci di intossicarci.

- Organo subfornicale: è essenziale nella regolazione dei liquidi corporei. Ad esempio, ha un ruolo importante nella sensazione di sete.

- Organo vascolare della lamina terminale: contribuisce anche alla sete e all'equilibrio dei fluidi attraverso il rilascio di vasopressina. Rileva peptidi e altre molecole

- Eminenza media: è un'area dell'ipotalamo che regola l'ipofisi anteriore attraverso le interazioni tra gli ormoni ipotalamici stimolanti e inibitori.

Condizioni che influenzano la barriera emato-encefalica

È possibile che la barriera emato-encefalica sia alterata a causa di diverse malattie. Inoltre, quando questa barriera si indebolisce, è possibile che la probabilità aumenti o acceleri la comparsa di disturbi neurodegenerativi.

- Ipertensione o alta tensione: può causare questa barriera alterata, diventando permeabile, che può essere pericoloso per il nostro corpo.

- Radiazioni: una lunga esposizione alle radiazioni può indebolire la barriera emato-encefalica.

- Infezioni: l'infiammazione di alcune parti del sistema nervoso centrale indebolisce questa barriera. Un esempio è la meningite, una malattia in cui le meningi cerebrali (strati che circondano il cervello e il midollo spinale) sono infiammate da vari virus e batteri.

- Traumi, ischemia, ictus ... possono causare danni diretti al cervello, influenzando la barriera emato-encefalica.

- Ascesso cerebrale. È dovuto all'infiammazione e all'accumulo di pus nel cervello. L'infezione di solito proviene da orecchio, bocca, seni paranasali, ecc. Anche se può essere il risultato di un trauma o un intervento chirurgico. Nella maggior parte dei casi occorrono da 8 a 12 settimane di terapia antibatterica.

- Sclerosi multipla: sembra che le persone con questa malattia abbiano delle perdite nella barriera emato-encefalica. Questo fa sì che troppi globuli bianchi raggiungano il cervello, dove attaccano erroneamente la mielina.

La mielina è una sostanza che copre le cellule nervose e consente agli impulsi nervosi di viaggiare rapidamente ed efficacemente. Se viene distrutto, apparirà il deterioramento cognitivo e progressivo del motore.

riferimenti

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2. The Blood Brain Barrier ("Keep Out"). (N.d.). Estratto il 22 aprile 2017 da Neuroscience per bambini: faculty.washington.edu.
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