Il ruolo della barriera emato-encefalica

La barriera emato-encefalica è la rete di vasi sanguigni che rifornisce il sistema nervoso centrale. Sebbene svolgano le stesse funzioni degli altri vasi sanguigni, ossia trasportare ossigeno e sostanze nutritive, i vasi della barriera emato-encefalica regolano anche il movimento tra il sangue e il cervello. Questa regolazione controlla l’equilibrio del sistema nervoso centrale (SNC) e protegge il cervello.

Scopo

La barriera emato-encefalica ha proprietà uniche che le permettono di regolare il movimento di cellule, ioni e molecole tra il sangue e il cervello. Questi microvasi sono fortemente restrittivi e mantengono l’equilibrio per sostenere il corretto funzionamento del cervello e proteggere il SNC da infiammazioni, lesioni, tossine, agenti patogeni e malattie. La barriera emato-encefalica è complessa e composta da molti tipi di cellule.

Cellule endoteliali

Celluleendoteliali nella barriera emato-encefalica le cellule endoteliali agiscono come trasportatori altamente selettivi di sostanze nutritive, trasportando i nutrienti e i prodotti di scarto dal sistema nervoso centrale al sangue. Le cellule endoteliali sono presenti in tutto il corpo, ma quelle del SNC sono uniche. Hanno un maggior numero di mitocondri per produrre più energia e un basso livello di adesione dei leucociti, che limita il numero di cellule immunitarie che passano nel SNC.

Periciti

I periciti rivestono le pareti del sistema di arterie e vene . Queste cellule contengono proteine che le fanno contrarre, controllando il diametro dei piccoli vasi. I periciti regolano la formazione di nuovi vasi sanguigni e l’infiltrazione di cellule immunitarie e svolgono un ruolo nella guarigione delle ferite. Queste cellule favoriscono la formazione della barriera emato-encefalica e la mantengono con l’invecchiamento.

Altre cellule

Molte altre cellule compongono la barrieraemato-encefalica . Queste includono la membrana basale che, tra l’altro, fornisce un’ulteriore barriera che le cellule devono attraversare prima di raggiungere il cervello; gli astrociti, che collegano i vasi sanguigni e i neuroni e regolano il flusso sanguigno in risposta all’attività cerebrale; e le cellule immunitarie, che eliminano i detriti e influenzano la permeabilità vascolare.

Trasporto passivo

Un meccanismo che la barriera emato-encefalica utilizza è trasportopassivo . Le cellule portanti sono il modo principale con cui molte cose attraversano la barriera emato-encefalica; i seguenti elementi possono salire su queste cellule per attraversare: carboidrati, aminoacidi, nucleotidi, acidi grassi, vitamine, sodio, glucosio, ormoni tiroidei, insulina e leptina. Altri piccole molecole possono diffondersi attraverso la membrana senza un vettore, tra cui ossigeno, anidride carbonica, caffeina, etanolo e barbiturici.

Trasporto attivo

Alcuni elementi attraversano la barriera emato-encefalica utilizzando trasportoattivo . Questi trasportatori impediscono alle sostanze indesiderate di accumularsi nel SNC trasportandole attraverso la barriera emato-encefalica fino al plasma. Il trasporto attivo mantiene anche la concentrazione di ioni nel cervello, mantenendo alte concentrazioni di sodio (Na) e basse concentrazioni di potassio (K). Questo meccanismo svolge anche un ruolo critico in varie reazioni che regolano il flusso sanguigno cerebrale e il pH nel SNC.

Farmaci

La barriera emato-encefalica influenza il modo in cui i farmaci raggiungono il sistema nervoso centrale e il liquido spinale cerebrale. Alcuni farmaci lipido-solubili attraversano facilmente la barriera emato-encefalica, mentre quelli idrosolubili la attraversano lentamente. La scelta dei farmaci per il trattamento del sistema nervoso centrale è complicata, poiché sono molti i fattori che determinano l’efficacia dell’ingresso nel cervello. Alcuni farmaci possono attraversare in modo affidabile la barriera emato-encefalica, ma in alcuni casi estremi è necessaria l’iniezione diretta dei farmaci nel SNC.

Ricerca sull’aggiramento della barriera emato-encefalica

I ricercatori sono alla ricerca di modi per bypassare la barriera emato-encefalica . Un approccio consiste nell’iniettare soluzioni ipertoniche di zucchero e nell’interrompere la barriera emato-encefalica utilizzando ultrasuoni e microbolle, consentendo ai farmaci una finestra temporanea per attraversarla. Questo metodo è sperimentale e alcuni ricercatori temono che possa causare infiammazioni e lesioni a causa della restrizione del sangue. Un altro approccio in fase di sperimentazione consiste nell’utilizzare le cosiddette molecole “cavallo di Troia” per racchiudere le nanoparticelle terapeutiche in un rivestimento che consenta loro di attraversare la barriera emato-encefalica.

Malattie neurologiche croniche

Interruzione della barriera emato-encefalica l’infiammazione ha un ruolo in alcune malattie neurologiche croniche, tra cui la SLA, il morbo di Parkinson, la sclerosi multipla e l’epilessia. In genere i ricercatori ritengono che queste alterazioni siano secondarie al processo patologico primario, ma in alcuni casi possono esserne la causa. La causa stessa dell’alterazione della barriera emato-encefalica è sconosciuta. Gli studi dimostrano che queste interruzioni sono multimodali, in quanto interrompono le giunzioni e causano cambiamenti nei processi metabolici e di trasporto, anche se non è ancora noto come questi elementi interagiscano.

Disturbi neurologici acuti

L’integrità della barriera emato-encefalica è influenzata anche da disturbi e lesioni neurologiche acute . L’ictus ischemico provoca la fuoriuscita di liquido nel cervello e i globuli bianchi si infiltrano nell’area, alterando l’omeostasi e causando edema. Alcuni studi dimostrano che un ictus combinato con altre condizioni, come glicemia alta o ipertensione, può peggiorare il degrado della barriera emato-encefalica.Con la lesione cerebrale traumatica, la vascolarizzazione della barriera emato-encefalica viene danneggiata. Dopo la lesione, l’infiammazione altera ulteriormente la barriera emato-encefalica, permettendo a ciò che dovrebbe essere bloccato di passare liberamente nel cervello.