Barriera ematoencefalica: struttura e funzione

Qual è la barriera emato-encefalica?

La barriera ematoencefalica è una barriera tra il sangue e la sostanza cerebrale. È formato dalle cellule endoteliali sulla parete interna dei capillari sanguigni nel cervello e dagli astrociti (una forma di cellule gliali) che circondano i vasi. Le cellule endoteliali nei vasi capillari cerebrali sono così strettamente collegate tra loro tramite le cosiddette giunzioni strette (giunzioni strette a forma di cintura) che nessuna sostanza può scivolare in modo incontrollato tra le cellule. Per entrare nel cervello, tutte le sostanze devono passare attraverso le cellule, il che è strettamente controllato.

Esiste una barriera simile tra il sangue e il sistema della cavità cerebrale, che contiene il liquido cerebrospinale (CSF). Questa cosiddetta barriera sangue-liquido cerebrospinale è leggermente più debole della barriera sangue-cervello. Pertanto, nonostante la funzione di barriera, è possibile uno scambio di sostanze tra sangue e liquido cerebrospinale.

Qual è la funzione della barriera emato-encefalica?

Funzione di filtro della barriera ematoencefalica

La barriera ematoencefalica ha anche una funzione di filtraggio altamente selettiva:

Piccole sostanze liposolubili come ossigeno, anidride carbonica o anche gas anestetici possono attraversare la barriera ematoencefalica diffondendosi attraverso le cellule endoteliali. Alcune altre sostanze necessarie al tessuto cerebrale (come il glucosio nel sangue = glucosio, elettroliti, alcuni peptidi, insulina, ecc.) vengono fatte passare attraverso la barriera con l'ausilio di speciali sistemi di trasporto.

Le restanti sostanze vengono invece trattenute in modo che non possano causare danni al cervello sensibile. Ad esempio, i neurotrasmettitori nel sangue non possono passare attraverso la barriera emato-encefalica perché interromperebbero il flusso di informazioni dalle cellule nervose nel cervello. Anche diversi farmaci e agenti patogeni devono essere tenuti lontani dal cervello dalla barriera ematoencefalica.

Alcune sostanze penetrano la barriera

In medicina, a volte è necessario somministrare farmaci al cervello che non possono oltrepassare la barriera ematoencefalica. Un esempio: il cervello dei pazienti affetti da Parkinson è carente del neurotrasmettitore dopamina. Tuttavia, ai pazienti non può essere somministrata dopamina per compensare perché non può attraversare la barriera ematoencefalica. Ai pazienti viene invece somministrato il precursore della dopamina, la levodopa (L-dopa), che può facilmente passare dal sangue al cervello. Lì viene poi convertito da un enzima nell'efficace dopamina.

Per il trattamento dei tumori cerebrali, la barriera emato-encefalica viene temporaneamente superata mediante l’infusione di una soluzione altamente ipertonica nell’arteria carotide. Ciò consente ai farmaci che inibiscono il tumore di raggiungere il cervello.

Dove si trova la barriera ematoencefalica?

La barriera emato-encefalica si trova nel cervello. Le cellule endoteliali sulla parete interna dei vasi sanguigni sottili sigillano la parete dei vasi attraverso giunzioni strette, fornendo l'effettiva funzione di barriera (insieme agli astrociti circostanti).

Quali problemi può causare la barriera ematoencefalica?

La bilirubina, un pigmento biliare, viene normalmente tenuta fuori dal cervello legandosi alle proteine ​​plasmatiche. Nei neonati prematuri, tuttavia, la concentrazione di bilirubina nel sangue può aumentare così tanto a causa dell'emolisi (dissoluzione dei globuli rossi) e della lenta degradazione da superare la capacità delle proteine ​​plasmatiche di legare la bilirubina. La bilirubina libera e non legata può quindi attraversare la barriera ematoencefalica (bambino) ed entrare nel tessuto cerebrale. Questo ittero nucleare o neonatale può provocare danni cerebrali irreversibili.

Infezioni e tumori

I citomegalovirus del gruppo dei virus dell'herpes utilizzano i globuli bianchi come trasportatori per attraversare la barriera emato-encefalica (bambino). In una donna incinta, l'infezione porta ad un aborto spontaneo (aborto), alla morte dell'embrione non ancora nato o ad un'infezione generalizzata del bambino con infiammazione del cervello (encefalite), calcificazioni cerebrali, convulsioni e paralisi. Se il bambino viene infettato dopo la nascita, possono manifestarsi gli stessi sintomi, ma il decorso può rimanere poco appariscente.

Le metastasi tumorali possono anche attraversare la barriera ematoencefalica. Le cellule tumorali si attaccano alla parete endoteliale dei capillari ed esprimono le proprie molecole per l'adesione. Questi si legano poi a speciali recettori, grazie ai quali è aperto il passaggio attraverso la barriera ematoencefalica.