Qual è la barriera emato-encefalica?

La barriera ematoencefalica è presente in tutti i vertebrati. Passa tra il sistema nervoso centrale e il sistema circolatorio. Successivamente, daremo un'occhiata più da vicino a un termine come la "barriera emato-encefalica": che cos'è, quali compiti svolge.

Informazioni storiche

La prima prova che esiste una barriera emato-encefalica è stata ottenuta da Paul Ehrlich nel 1885. Scoprì che il colorante iniettato nel sangue di un topo entrava in tutti i tessuti e tutti gli organi, tranne il cervello. Ehrlich suggerì che la sostanza non si diffondesse al tessuto cerebrale durante la somministrazione endovenosa a causa del fatto che non era correlata a loro. Questa conclusione era sbagliata. Nel 1909, l'allievo di Ehrlich, Goldman, stabilì che il colorante trypan blu non penetra nel cervello quando viene somministrato per via endovenosa, ma colora il plesso vascolare ventricolare. Nel 1913, dimostrò che l'agente di contrasto iniettato nel fluido spinale di un cavallo o di un cane è distribuito ai tessuti del midollo spinale e del cervello, ma non influisce sugli organi e sui sistemi periferici. Sulla base dei risultati degli esperimenti, Goldman ha suggerito che tra il sangue e il cervello esiste un ostacolo che impedisce la penetrazione dei composti neurotossici.

Fisiologia umana

Il cervello ha un peso approssimativamente pari al 2% della massa di tutto il corpo. Il consumo di ossigeno del sistema nervoso centrale è compreso nel 20% del volume totale che entra nel corpo. Il cervello si differenzia da altri organi per la più piccola offerta di composti nutritivi. Utilizzare solo la glicolisi anaerobica per garantire il fabbisogno energetico cellule nervose non in grado di Quando la cessazione del flusso di sangue al cervello si verifica dopo pochi secondi perdita di coscienza e dopo 10 minuti muoiono i neuroni. La fisiologia umana è strutturata in modo tale che il fabbisogno energetico delle strutture cerebrali sia fornito dal trasporto attivo di composti nutritivi e ossigeno attraverso il BBB. Vasi sanguigni Il CNS ha alcune caratteristiche strutturali e funzionali. Questo li distingue dalle reti sanguigne di altri sistemi e organi. Queste caratteristiche distintive forniscono nutrimento, mantenimento dell'omeostasi ed escrezione dei prodotti di scarto.

Barriera sangue-cervello: fisiologia

L'attività cerebrale normale è possibile solo sotto l'omeostasi biochimica ed elettrolitica. Le fluttuazioni del calcio nel sangue, del pH e di altri indicatori non dovrebbero influenzare lo stato del tessuto nervoso. Dovrebbe anche essere protetto dalla penetrazione dei neurotrasmettitori che circolano nel sangue e in grado di modificare l'attività dei neuroni. Gli agenti alieni non dovrebbero entrare nel cervello: microrganismi patogeni e xenobiotici. Le caratteristiche strutturali del BBB contribuiscono al fatto che è anche un ostacolo immunologico, poiché è impermeabile a un gran numero di anticorpi, microrganismi e leucociti. Le violazioni nella barriera emato-encefalica possono causare danni al SNC. Molte patologie neurologiche sono indirettamente o direttamente correlate al danno alla BBB.

struttura

Qual è la struttura della barriera emato-encefalica? Le cellule endoteliali agiscono come l'elemento principale. La barriera ematoencefalica comprende anche astrociti e periciti. Nei vasi cerebrali ci sono stretti contatti tra le cellule endoteliali. La spaziatura tra gli elementi del BBB è inferiore rispetto ad altri tessuti del corpo. Le cellule endoteliali, gli astrociti e i periciti fungono da base strutturale della barriera emato-encefalica non solo nell'uomo, ma anche nella maggior parte dei vertebrati.

formazione

Fino alla fine del ventesimo secolo, si riteneva che il neonato e l'embrione presentassero la barriera emato-encefalica e che le sue funzioni non fossero pienamente sviluppate. Un'opinione abbastanza diffusa era dovuta a diverse esperienze infruttuose. Durante gli esperimenti, gli embrioni e gli animali adulti sono stati iniettati con coloranti legati alla proteina o altri marcatori. I primi esperimenti del genere furono condotti nel 1920. I marker iniettati negli embrioni si diffondono attraverso il tessuto cerebrale e il midollo spinale. Negli animali adulti, questo non è stato osservato. Nel processo di condurre esperimenti, sono stati commessi alcuni errori. In particolare, in alcuni esperimenti, veniva usata troppa tinta, in altri la pressione osmotica aumentava. Di conseguenza, si è verificato un danno parziale nella parete vascolare, a seguito della quale il marker si è diffuso attraverso il tessuto cerebrale. Con la corretta formulazione dell'esperienza, il passaggio attraverso la barriera emato-encefalica non è stato osservato. Nel sangue dell'embrione in un grande volume ci sono molecole di composti come transferrina, alfa1-fetoproteina, albumina. Queste sostanze non vengono rilevate, tuttavia, nello spazio extracellulare del tessuto cerebrale, nell'endotelio embrionale, è stato identificato il trasportatore della glicoproteina P. Questo, a sua volta, indica la presenza della barriera emato-encefalica nel periodo prenatale.

permeabilità

Nel processo di sviluppo dell'organismo, si nota il miglioramento del BBB. Per le piccole molecole polarizzate, ad esempio il saccarosio e l'inulina, la permeabilità della barriera emato-encefalica nel neonato e nell'embrione è significativamente più alta che negli adulti. Un effetto simile è stato trovato per gli ioni. Il passaggio di insulina e amminoacidi attraverso la barriera emato-encefalica è significativamente accelerato. Questo è probabilmente dovuto al grande bisogno di un cervello in crescita. Allo stesso tempo, l'embrione ha una barriera tra il tessuto e il liquido cerebrospinale - "contatti di cintura" tra gli elementi di ependima.

Meccanismi di passaggio attraverso il BBB

Ci sono due modi principali per superare la barriera:

• Ematogena (principale). In questo caso, le sostanze passano con il flusso sanguigno attraverso le pareti dei capillari.
• Liquore (facoltativo). In questo caso, la penetrazione delle sostanze viene effettuata in congiunzione con il liquido cerebrospinale. La via del liquore funge da collegamento intermedio tra la cellula (nervosa) e il sangue gliali.

È più facile penetrare attraverso la barriera emato-encefalica verso piccole molecole (ossigeno, per esempio) o elementi facilmente solubili in componenti di membrana lipidica situati in cellule gliali (etanolo, per esempio). Attraverso l'uso di meccanismi altamente specializzati per superare la barriera emato-encefalica, funghi, batteri e virus penetrano attraverso di essa. Ad esempio, gli agenti patogeni dell'herpes passano attraverso le cellule nervose di un organismo debole ed entrano nel sistema nervoso centrale.

Utilizzando le proprietà di BBB in farmacologia

I moderni farmaci efficaci sono sviluppati tenendo conto della permeabilità della barriera emato-encefalica. Ad esempio, l'industria farmaceutica produce analgesici sintetici a base di morfina. Ma, a differenza di lui, i farmaci non passano attraverso il BBB. A causa di ciò, i farmaci alleviano efficacemente il dolore, senza rendere il paziente dipendente dalla morfina. Ci sono vari antibiotici che penetrano nella barriera emato-encefalica. Molti di loro sono considerati indispensabili nel trattamento di alcune patologie infettive. Va ricordato che un sovradosaggio di farmaci può causare gravi complicazioni - paralisi e morte dei nervi. A questo proposito, gli esperti non raccomandano fortemente l'automedicazione con antibiotici.

Farmaci che passano attraverso il BBB

La barriera emato-encefalica è caratterizzata da permeabilità selettiva. Ad esempio, alcuni dei composti biologicamente attivi - le catecolamine, ad esempio, non superano il BBB. Tuttavia, vi sono piccole aree vicino alla ghiandola pituitaria, all'epifisi e a numerosi siti di ipotalamo dove queste sostanze possono penetrare nella barriera emato-encefalica. Prescrivere il trattamento, il medico prende in considerazione le caratteristiche del BBB. Ad esempio, nella gastroenterologia pratica, la permeabilità della barriera viene presa in considerazione nel processo di valutazione dell'intensità degli effetti collaterali di alcuni farmaci organi digestivi. In questo caso, cerca di dare la preferenza a quei farmaci che sono peggiori attraverso il BBB. Per quanto riguarda gli antibiotici, tra i pozzi che penetrano attraverso la barriera va notato il farmaco "Nifuratel". È anche conosciuto come "McMiror". Superare bene la procinetica BBB di prima generazione. Per loro, in particolare, portano mezzi come "Bimaral", "Metoclopramide". Il principio attivo in essi è il bromoprid. BBB e preparativi delle seguenti generazioni di procinetici passano bene. Tra questi ci sono medicine come Motilak, Motilium. In loro il principio attivo è domperidone. Farmaci peggiori come Itomed e Ganaton peggiorano la barriera emato-encefalica. In essi, il principio attivo è itopride. Il miglior grado di passaggio attraverso il BBB è osservato in medicinali come Ampicillin e Cefazolin. Va anche detto che la capacità di penetrare la barriera emato-encefalica nei composti liposolubili è superiore a quella dei composti idrosolubili.