Barriera emato-encefalica Lo strato protettivo del cervello

Nell'encefalo e l'intero sistema nervoso è un organo fondamentale per l'essere umano. Pertanto, è fortemente protetto dalle ossa (il cranio e la colonna vertebrale) e da un sistema di tre strati di membrane chiamate meningi. La sicurezza delle diverse parti del cervello è stata rafforzata da milioni di anni di evoluzione.

Tuttavia, mentre tutti questi elementi potrebbero essere essenziali per proteggere il cranio da un trauma o un trauma, potrebbe non essere sufficiente a proteggere il cervello da altri tipi di rischi come infezioni virali che potrebbero attraversare il sangue. Per evitare questo tipo di pericolo il più possibile, Abbiamo un altro tipo di protezione: la barriera emato-encefalica (BHE).

La scoperta del BHE

Mentre già in precedenza sospettato l'esistenza di qualcosa che separava il contenuto del sangue nel sistema circolatorio e il sistema nervoso, la realizzazione di questo fatto non sarebbe venuto fino a 1885. Un ricercatore di nome Paul Ehrlich ha introdotto una tintura nella fornitura di sangue un animale e più tardi osservarlo l'unico punto che non era stato tinto era il sistema nervoso centrale, e in particolare l'encefalo. La ragione di ciò doveva essere correlata a un sistema di protezione che circondava quell'area come se fosse una membrana.

Più tardi un altro ricercatore, Edwin Goldman, provò il processo inverso tingendo il liquido cerebrospinale, osservando che le sole parti colorate corrispondevano al tessuto nervoso. Questi esperimenti riflettono l'esistenza di qualcosa che produce un alto livello di blocco tra il sistema nervoso e il resto del corpo, un qualcosa che anni dopo sarebbe stato definito barriera ematoencefalica da Lewandowski ed esplorato da un gran numero di esperti.

Una protezione tra il sangue e il cervello

La barriera emato-encefalica è un piccolo strato di cellule endoteliali, cellule che fanno parte del muro dei vasi sanguigni, situato lungo la maggior parte dei capillari che irrigano il cervello. Questo strato ha come caratteristica principale il suo alto livello di impermeabilità, non permettendo ad un gran numero di sostanze di passare dal sangue al cervello e viceversa.

In questo modo, il BHE agisce da filtro tra sangue e sistema nervoso. Nonostante ciò alcune sostanze come acqua, ossigeno, glucosio, anidride carbonica, amminoacidi e alcune più molecole possono passare, con impermeabilità relativa.

La sua azione come filtro viene effettuata attraverso la sua struttura, limitando l'unione tra le cellule che compongono il passaggio alle diverse sostanze, e attraverso il metabolismo delle sostanze per raggiungerlo attraverso l'uso di enzimi e trasportatori. Cioè, ha un aspetto fisico e un altro che è chimico.

Sebbene la barriera emato-encefalica sia essa stessa uno strato di cellule endoteliali, il suo corretto funzionamento dipende anche da altri tipi di strutture cellulari. In particolare, è supportato da cellule chiamate periciti, che forniscono un supporto strutturale e avvolgono le cellule endoteliali mantenendo la parete stabile dei vasi sanguigni e la microglia.

I punti ciechi del BHE

Nonostante l'importanza che ha quando si tratta di proteggere il sistema nervoso dalla barriera emato-encefalica non copre l'intero cervello, dal momento che ha bisogno di ricevere ed essere in grado di emettere alcune sostanze, come ormoni e neurotrasmettitori. L'esistenza di questo tipo di punti ciechi è necessaria per garantire il corretto funzionamento dell'organismo, poiché non è possibile mantenere il cervello completamente isolato da ciò che accade nel resto del corpo.

Le aree non protette da questa barriera si trovano intorno al terzo ventricolo cerebrale e sono chiamate organi circumventricolari. In queste aree i capillari hanno un endotelio fenestrato, con alcune aperture o accessi che consentono il flusso di sostanze da un lato della membrana all'altra.

Località senza barriera emato-encefalica sono principalmente del sistema neuroendocrino e il sistema nervoso autonomo, e alcune delle strutture di questo gruppo organi circumventricolari neurohypophysis, la ghiandola pineale, alcune zone dell'ipotalamo, l'area postrema dell'organo vasculoso di lamina terminale e l'organo subfornicale (sotto il fornice).

Attraversando la barriera emato-encefalica

Come abbiamo visto, la barriera ematoencefalica è permeabile, ma in modo relativo, poiché consente il passaggio di alcune sostanze. Indipendentemente dalle posizioni in cui la barriera emato-encefalica non è presente, ci sono una serie di meccanismi attraverso i quali componenti essenziali per il funzionamento delle cellule possono attraversarlo.

Il meccanismo più comune e frequentemente usato in questo senso è l'uso dei trasportatori, in cui l'elemento o sostanza da trasportare è collegato a un recettore che successivamente entra nel citoplasma della cellula endoteliale. Una volta lì, la sostanza viene separata dal recettore e viene espulsa dall'altra parte dalla cellula endoteliale stessa.

Un altro meccanismo attraverso il quale le sostanze attraversano la barriera emato-encefalica è la transcosi, processo in cui una serie di vescicole si formano nella barriera attraverso la quale le sostanze possono passare da un lato all'altro.

Transmembrane diffusione permette diversamente addebitata ioni possono attraversare la barriera emato-encefalica, agisce carica elettronica e il gradiente di concentrazione in modo che le sostanze su entrambi i lati della barriera sono attratti l'uno dall'altro.

Infine, un quarto meccanismo attraverso il quale qualsiasi sostanza passa nel cervello senza la barriera emato-encefalica intervenire è saltarlo direttamente. Un modo per farlo è usare i neuroni sensoriali, forzando una trasmissione inversa attraverso l'assone del neurone al suo soma. È il meccanismo utilizzato dalle malattie note come la rabbia.

Funzioni principali

Come è già stato possibile intravedere alcune proprietà che rendono la barriera ematoencefalica un elemento essenziale per il sistema nervoso, poiché questo strato di cellule endoteliali svolge principalmente le seguenti funzioni.

La funzione principale della barriera emato-encefalica è quella di proteggere il cervello dall'arrivo di sostanze esterne ad esso, impedendo il passaggio di questi elementi. In questo modo, la stragrande maggioranza delle molecole esterne al sistema nervoso stesso non può influenzarlo, impedendo che gran parte delle infezioni virali e batteriche colpiscano il cervello.

Oltre a questa funzione difensiva bloccando l'ingresso di elementi nocivi, la sua presenza consente anche il corretto mantenimento dell'ambiente neuronale mantenendo costante la composizione del fluido interstiziale che bagna e mantiene le cellule.

Una funzione finale della barriera emato-encefalica è quella di metabolizzare o modificare elementi per farli incrociare tra sangue e tessuti nervosi senza disturbare in modo indesiderato il funzionamento del sistema nervoso. Certo, alcune sostanze sfuggono a questo meccanismo di controllo.

Una protezione terapeuticamente problematica

Il fatto che la barriera emato-encefalica sia così impermeabile e non consenta l'ingresso della maggior parte degli elementi è benefica quando la sua funzione cerebrale è corretta e non è richiesto alcun tipo di intervento medico o psichiatrico. Ma nei casi in cui è necessaria un'azione esterna a livello medico o farmacologico, questa barriera è una difficoltà difficile da trattare.

Ed è che gran parte dei farmaci che vengono applicati a livello medico e che servirebbero a curare una malattia o un'infezione in un'altra parte del corpo non sono efficaci per trattare il problema nel cervello, in gran parte per l'azione di blocco della barriera ematoencefalica. Esempi di questo possono essere trovati in medicine dedicate a combattere tumori, parkinson o demenze.

Per sistemarlo in molti casi è necessario iniettare la sostanza direttamente nel liquido interstiziale, organi circumventricolari tale percorso uso, rompendo la barriera temporanea tramite microbolle a punti specifici guidate da ultrasuoni o utilizzare composizioni chimiche stessi possono attraversare la barriera emato-encefalica attraverso alcuni dei meccanismi sopra descritti.

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