Structura barieră hematoencefalică, funcții și boli

Bariera hematoencefalică (BHE) este un perete semipermeabil care se află între sânge și creier. Este alcătuită din celule care formează pereții capilarelor sanguine cerebrale. Această barieră permite ca neuronii sistemului nervos central să fie izolați chimic de restul organismului.

Paul Ehrlich, medicul german care a câștigat Premiul Nobel pentru medicină în 1908, a demonstrat existența barierei hemato-encefalice.

În 1878 a făcut o teză privind colorarea histologică. Ehrlich a încercat să injecteze un colorant albastru numit anilină în sângele unui șoarece. El a descoperit că toate țesuturile au fost vopsite în albastru, cu excepția creierului și a măduvei spinării.

Cu toate acestea, când a injectat același colorant în lichidul cefalorahidian al ventriculelor cerebrale, întregul sistem nervos central a devenit vopsit în albastru.

Acest experiment a arătat că există o barieră între sânge și lichid din celulele creierului (fluid extracelular): bariera hemato-encefalică.

Creierul este singurul organ care are propriul său sistem de securitate. Datorită bariera hemato-encefalică, substanțele nutritive esențiale pot ajunge la aceasta în timp ce blochează intrarea altor substanțe.

Această barieră servește la menținerea funcționării corespunzătoare a neuronilor prin controlul intrării și ieșirii substanțelor chimice din creier. Deși, din nefericire, această barieră acționează atât de eficient încât să blocheze trecerea substanțelor străine în creier, ceea ce în mod normal împiedică, de asemenea, medicamentele să ajungă la ea.

În orice caz, cercetarea continuă să conceapă medicamente care au cerințele necesare pentru a pătrunde în această barieră.

Cu toate acestea, există unele regiuni ale corpului în care nu există o barieră hemato-encefalică. Acestea sunt cunoscute sub denumirea de organe circulatorii.

În cele din urmă, există anumite condiții care produc o deschidere a barierei hemato-encefalice. Acest lucru permite schimbul liber de substanțe, astfel încât funcționarea creierului să poată fi modificată. Unele dintre acestea sunt inflamații, traume sau boli cum ar fi scleroza multiplă.

Structura bariera hemato-encefalică

Unele substanțe pot traversa această barieră, dar altele nu pot. Ceea ce înseamnă că este o barieră selectivă permeabilă.

În mare parte a corpului, celulele care alcătuiesc capilarele sângelui nu se leagă strâns. Acestea se numesc celule endoteliale și au niște fante între ele prin care pot intra și ieși diferite substanțe. Astfel, elementele sunt schimbate între plasma sanguină și lichidul care înconjoară celulele organismului (fluidul extracelular).

Cu toate acestea, în sistemul nervos central, capilarele nu au aceste fisuri. Dimpotrivă, celulele sunt strâns legate. Acest lucru împiedică multe substanțe să părăsească sângele.

Este adevărat că există anumite substanțe concrete care pot traversa această barieră. Ei fac acest lucru prin intermediul unor proteine ​​speciale care le transportă din pereții capilarelor.

De exemplu, transportatorii de glucoză permit intrarea acestei substanțe în creier pentru a furniza combustibil. În plus, acești transportatori împiedică reziduurile toxice să rămână în creier.

Celulele globale (de susținere), numite astrocite, se aglomeră în jurul vaselor de sânge ale creierului și par să joace un rol important în dezvoltarea bariera hemato-encefalică. Acestea par să contribuie și la transportul de ioni de la creier către sânge.

Pe de altă parte, există zone ale sistemului nervos care au o barieră hemato-encefalică mai permeabilă decât în ​​altele. Următoarea secțiune explică despre ce este vorba.

funcții

Pentru a exista o bună funcționare cerebrală, este esențial să se mențină un echilibru între substanțele din interiorul neuronilor și în fluidul extracelular care se află în jurul lor. Acest lucru permite transmiterea corectă a mesajelor între celule.

Dacă componentele fluidului extracelular se schimbă, chiar și ușor, această transmisie va fi modificată, ceea ce va duce la modificări ale funcției creierului.

Prin urmare, bariera hemato-encefalică acționează pentru a regla compoziția acestui lichid. De exemplu, multe dintre alimentele pe care le consumăm prezintă substanțe chimice care pot modifica schimbul de informații între neuroni. Bariera hemato-encefalică împiedică aceste substanțe să ajungă în creier, menținând o bună funcționare.

Este important de reținut că bariera hemato-encefalică nu are o structură uniformă în întregul sistem nervos. Există locuri în care are mai multă permeabilitate decât în ​​altele. Acest lucru este util pentru a permite trecerea substanțelor care nu sunt binevenite în alte locuri.

Un exemplu este zona postrema a trunchiului. Această regiune controlează vărsăturile și are o barieră hemato-cerebrală mult mai permeabilă. Scopul său este ca neuronii din acea zonă să poată detecta rapid substanțele toxice din sânge.

Astfel, atunci când o otravă care vine de la stomac ajunge la sistemul circulator, stimulează zona cerebrală postrema care provoacă vărsături.În acest fel, organismul poate elimina conținutul otrăvitor din stomac înainte de a începe să fie dăunător.

În concluzie, cele trei funcții principale ale barierei hemato-encefalice sunt:

- Protejează creierul de substanțe străine care sunt potențial periculoase sau care pot afecta funcția creierului.

- Protejează și separă sistemul nervos central de hormoni și neurotransmițători din restul corpului, evitând efectele nedorite.

- Menține un echilibru chimic constant în creierul nostru.

Ce substanțe traversează bariera hemato-encefalică?

Există substanțe mai sensibile decât altele pentru a traversa bariera hemato-encefalică. Substanțele care au următoarele caracteristici intră mai ușor decât altele:

- moleculele mici trec mult mai ușor de bariera hemato-encefalică decât moleculele mari.

- Substanțele liposolubile traversează cu ușurință bariera hemato-encefalică, în timp ce cele care nu o fac mai încet sau nu reușesc să o traverseze. Un tip de medicament solubil în lipide care ajunge ușor în creierul nostru sunt barbituricele. Alte exemple sunt etanolul, nicotina, cofeina sau heroina.

- Moleculele care au mai puțină încărcătură electrică trec bariera mai repede decât cele care au o încărcătură ridicată.

Unele substanțe pot traversa bariera hemato-encefalică. Mai presus de toate, ele trec moleculele de glucoză, oxigen și aminoacizi care sunt fundamentale pentru buna funcționare a creierului.

Aminoacizii, cum ar fi tirozina, triptofanul, fenilalanina, valina sau leucina, intră rapid în bariera hemato-encefalică. Multe dintre acestea sunt precursori ai neurotransmițătorilor care sunt sintetizați în creier.

Cu toate acestea, această barieră exclude practic toate moleculele mari și 98% din toate medicamentele care sunt compuse din molecule mici.

Acesta este motivul pentru care există dificultăți în tratamentul bolilor cerebrale, deoarece medicamentele nu traversează, de obicei, bariera sau nu în cantitățile necesare. În anumite cazuri, agenții terapeutici pot fi injectați direct în creier pentru a evita bariera hemato-encefalică.

În același timp, previne intrarea neurotoxinelor și lipofilelor printr-un transportor reglementat de așa-numita glicoproteină P.

Elemente circulventriculare

După cum sa menționat, există mai multe regiuni ale creierului, unde bariera hemato-encefalică este cea mai slabă și cea mai permeabilă. Acest lucru face ca substanțele să ajungă cu ușurință în aceste regiuni.

Datorită acestor zone, creierul poate controla compoziția sângelui. În organele circulatorii sunt:

- Glanda pineală: este o structură situată în creierul nostru, între ochi. Este legat de ritmurile noastre biologice și de funcțiile hormonale importante. Ea eliberează melatonina și peptidele neuroactive.

- Neurohidrofiză: este lobul posterior al glandei hipofizare. Stochează substanțe din hipotalamus, în special neurohormone, cum ar fi oxitocina și vasopresina.

- zona postrema: după cum sa menționat mai sus, produce vărsături pentru a ne împiedica să devenim intoxicați.

- Organul subfornic: este esențial în reglarea fluidele corporale. De exemplu, are un rol important în senzația de sete.

- Organul vascular al laminei terminale: contribuie, de asemenea, la sete și echilibrul fluidelor prin eliberarea vasopresinei. Detectează peptide și alte molecule

- Media eminență: este o zonă a hipotalamusului care reglează hipofiza anterioară prin interacțiunile dintre stimulatorii hipotalamici și hormonii inhibitori.

Condiții care afectează bariera hemato-encefalică

Este posibil ca bariera hemato-encefalică să fie modificată din cauza unor boli diferite. În plus, atunci când această barieră slăbește, este posibil ca probabilitatea să crească sau să accelereze apariția tulburărilor neurodegenerative.

- Hipertensiune arterială sau tensiune ridicată: poate provoca modificarea acestei barieră, devenind permeabilă, care poate fi periculoasă pentru corpul nostru.

- Radiații: expunerea lungă la radiații poate slăbi bariera hemato-encefalică.

- Infecții: inflamația unei părți a sistemului nervos central slăbește această barieră. Un exemplu este meningita, o boala in care meningele cerebrale (straturile care inconjoara creierul si maduva spinarii) sunt inflamate de diverse virusuri si bacterii.

- Trauma, ischemia, accidentul vascular cerebral ... pot provoca leziuni directe creierului, afectând bariera hemato-encefalică.

- Abcesul creierului. Aceasta se datorează inflamației și acumulării de puroi în interiorul creierului. Infecția provine de obicei din ureche, gură, sinusuri etc. Deși poate fi un rezultat al traumei sau al intervenției chirurgicale. În cele mai multe cazuri este nevoie de 8 până la 12 săptămâni de tratament antibacterian.

- Scleroza multiplă: se pare că persoanele cu această boală au scurgeri în bariera hemato-encefalică. Acest lucru determină prea multe celule albe din sânge să ajungă în creier, unde atacă în mod eronat mielina.

Myelina este o substanță care acoperă celulele nervoase și permite impulsurilor nervoase să circule rapid și eficient. Dacă este distrus, va apărea deteriorarea motorului cognitiv și progresiv.

referințe

1. Bariera creierului de sânge. (N.d.). Adus pe 22 aprilie 2017, de pe Wikipedia: en.wikipedia.org.
2. Bariera creierului de sânge ("Keep Out"). (N.d.). Adus pe 22 aprilie 2017, de la Neuroscience pentru copii: faculty.washington.edu.
3. Bariera de sânge-creier. (2 iulie 2014). Adus de la BrainFacts: brainfacts.org.
4. Carlson, N.R. (2006). Fiziologia comportamentului al 8-lea ed. Madrid: Pearson.