Barriera emato-encefalica

Il Barriera emato-encefalica funge da barriera naturale tra il sistema nervoso centrale (SNC) e il flusso sanguigno. Consente solo il trasporto di massa selettivo. I disturbi della barriera emato-encefalica possono portare a gravi malattie del cervello.

Qual è la barriera ematoencefalica?

La barriera emato-encefalica separa le condizioni ambientali nel cervello e nel flusso sanguigno. Nel cervello avvengono processi molto complessi e finemente sintonizzati, la cui interruzione avrebbe conseguenze imprevedibili. La barriera ematoencefalica protegge quindi il SNC da agenti patogeni, veleni, anticorpi, leucociti, dall'influenza dei neurotrasmettitori nel sangue e dalle variazioni del valore del pH.

Allo stesso tempo, è necessario garantire che il sistema nervoso centrale riceva i nutrienti e le sostanze di base necessari per la sua funzione. Lo stesso vale per la rimozione dei prodotti di degradazione dal metabolismo cerebrale. Pertanto la barriera non è completamente sigillata ermeticamente, ma selettivamente permeabile. Il trasporto di importanti sostanze tra il flusso sanguigno e il cervello è regolato da processi di diffusione passivi e attivi, nonché da processi chimici selettivi. Le molecole essenziali come l'acqua, l'ossigeno e importanti nutrienti possono attraversare la barriera emato-encefalica senza restrizioni.

Anatomia e struttura

La barriera ematoencefalica è costituita dalle cellule endoteliali, dai periciti e dagli astrociti. Le cellule endoteliali formano lo strato più interno della parete dei capillari. Tra le altre cose, queste cellule regolano lo scambio di sostanze tra tessuto e sangue.

Nella barriera emato-encefalica, le cellule endoteliali hanno le cosiddette giunzioni strette. Si tratta di bande strette di proteine ​​di membrana che collegano le cellule endoteliali così strettamente da formare uno strato impermeabile a molte sostanze. Solo molecole molto piccole possono diffondersi attraverso questo strato. Lo scambio di sostanze tra la cellula e lo spazio tra le cellule è ampiamente prevenuto. I periciti, a loro volta, si trovano sulla parete esterna dei capillari e sono cellule del tessuto connettivo. Sono collegati con le cellule endoteliali tramite canali cellula-cellula, le giunzioni gap.

L'interazione di entrambi i tipi di cellule attraverso questi canali controlla il potenziale di membrana, che è responsabile della diffusione selettiva delle sostanze. In quanto cosiddette cellule ragno, gli astrociti rappresentano la maggior parte delle cellule gliali del sistema nervoso centrale e forniscono ai neuroni sostanze nutritive tramite i loro contatti con i vasi sanguigni. Nella loro membrana ci sono recettori per i neurotrasmettitori.Inoltre inducono la barriera emato-encefalica attraverso la membrana limitans glialis perivascularis (una membrana di confine che circonda i vasi sanguigni del cervello) e allo stesso tempo la mantengono.

Funzione e compiti

La barriera emato-encefalica, oltre alla sua funzione protettiva per il sistema nervoso centrale contro le influenze dannose, regola anche i processi di trasporto tra il flusso sanguigno e il cervello. Esistono vari processi fisici e chimici che controllano questo trasporto. La maggior parte delle sostanze solubili che possono anche superare questa barriera la attraversano per diffusione. Poiché la barriera emato-encefalica è strettamente chiusa da giunzioni strette, la diffusione non può avvenire attraverso le fessure intercellulari come con altri organi.

Le sostanze possono essere trasmesse solo attraverso i vasi capillari del cervello mediante trasporto transmembrana. La diffusione libera è la forma più semplice di questo trasporto: piccole molecole lipofile possono diffondersi passivamente attraverso le membrane cellulari degli epiteli e anche attraverso le giunzioni strette. Piccole molecole polari, come l'acqua, sono soggette a permeabilità mediata dal canale. Alcune proteine ​​canale, le acquaporine, mediano il trasporto dell'acqua attraverso la barriera emato-encefalica e regolano così l'equilibrio idrico del cervello allo stesso tempo. Per molecole nutritive grandi e polari, ma vitali, come il glucosio o molti amminoacidi, esistono alcune molecole di trasporto che facilitano la diffusione delle sostanze corrispondenti.

Poiché queste forme di diffusione non richiedono alcuna energia, sono diffusioni passive. Tuttavia, ci sono anche sostanze che possono essere trasportate solo con l'uso di ATP, cioè fornendo energia. I trasportatori attivi sono le cosiddette "pompe" che utilizzano l'energia per spostare i substrati contro il gradiente di concentrazione. Molecole selezionate attraversano la barriera emato-encefalica con l'aiuto di speciali recettori che sono specificamente responsabili del loro trasporto.

Malattie

I disturbi della barriera emato-encefalica possono portare a varie malattie neurologiche. Malattie iniziali come il diabete mellito, infiammazioni cerebrali o tumori cerebrali spesso danneggiano questa barriera.

Le conseguenze a lungo termine sono danni cerebrali. Alcuni agenti patogeni possono attraversare la barriera emato-encefalica. Questo include il virus HI. Alcuni batteri, come l'Escherichia coli, a volte superano i meccanismi protettivi della barriera rilasciando speciali tossine. Quando le cellule per la difesa immunitaria del corpo attraversano la barriera emato-encefalica, può svilupparsi il quadro clinico della sclerosi multipla. Gli studi hanno dimostrato che le malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer rendono permeabile anche la barriera tra il cervello e il flusso sanguigno.

Questo potrebbe essere il punto di partenza per la vasta scomparsa delle cellule cerebrali. L'abuso di alcol è noto per essere un importante fattore di rischio per le malattie neurologiche. Il consumo cronico di alcol danneggia la barriera emato-encefalica con conseguenze imprevedibili. I disturbi funzionali della barriera favoriscono le infezioni batteriche e le reazioni infiammatorie autoimmunologicamente indotte nel cervello. L'abuso di nicotina è anche un fattore di rischio per quanto riguarda i danni alla barriera emato-encefalica.La nicotina promuove le malattie cardiovascolari, che a loro volta hanno una grande influenza sulle prestazioni del cervello.

I fumatori corrono un rischio maggiore di sviluppare la meningite batterica. La ricerca ha dimostrato che la nicotina modifica la struttura della barriera emato-encefalica. Le proteine ​​a giunzione stretta sono distribuite in modo diverso e non possono più svolgere completamente la loro funzione. Viene anche discussa l'influenza della radiazione elettromagnetica sulla barriera emato-encefalica. I loro effetti negativi sulla salute nella gamma da megahertz a gigahertz per densità energetiche elevate sono stati dimostrati. L'elevata densità energetica della radiazione elettromagnetica porta ad un riscaldamento misurabile nel tessuto interessato. La misura in cui il riscaldamento danneggia la barriera emato-encefalica deve ancora essere studiata.

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Malattie cerebrali tipiche e comuni

• demenza
• malattia di Creutzfeldt-Jakob
• La memoria svanisce
• Emorragia cerebrale
• Meningite