Barrera hematoencefálica

los Barrera hematoencefálica sirve como barrera natural entre el sistema nervioso central (SNC) y el torrente sanguíneo. Solo permite el transporte masivo selectivo. Los trastornos de la barrera hematoencefálica pueden provocar enfermedades cerebrales graves.

¿Qué es la barrera hematoencefálica?

La barrera hematoencefálica separa las condiciones ambientales en el cerebro y en el torrente sanguíneo. En el cerebro tienen lugar procesos muy complejos y finamente ajustados, cuya interrupción tendría consecuencias imprevisibles. Por tanto, la barrera hematoencefálica protege el SNC de patógenos, venenos, anticuerpos, leucocitos, de la influencia de neurotransmisores en la sangre y de cambios en el valor del pH.

Al mismo tiempo, se debe asegurar que el SNC reciba los nutrientes y sustancias básicos necesarios para su función. Lo mismo se aplica a la eliminación de productos de degradación del metabolismo cerebral. Por tanto, la barrera no está completamente sellada herméticamente, sino selectivamente permeable. El transporte de sustancias importantes entre el torrente sanguíneo y el cerebro está regulado por procesos de difusión pasivos y activos, así como por procesos químicos selectivos. Las moléculas esenciales como el agua, el oxígeno y los nutrientes importantes pueden atravesar la barrera hematoencefálica sin restricciones.

Anatomía y estructura

La barrera hematoencefálica está formada por células endoteliales, pericitos y astrocitos. Las células endoteliales forman la capa de la pared más interna de los capilares. Entre otras cosas, estas células regulan el intercambio de sustancias entre los tejidos y la sangre.

En la barrera hematoencefálica, las células endoteliales tienen las llamadas uniones estrechas. Se trata de bandas estrechas de proteínas de membrana que conectan las células endoteliales con tanta fuerza que forman una capa impermeable a muchas sustancias. Solo moléculas muy pequeñas pueden difundirse a través de esta capa. El intercambio de sustancias entre la célula y el espacio entre las células se evita en gran medida. Los pericitos, a su vez, se encuentran en la pared exterior de los capilares y son células de tejido conectivo. Están conectados con las células endoteliales a través de canales célula-célula, las uniones gap.

La interacción de ambos tipos de células a través de estos canales controla el potencial de membrana, que es responsable de la difusión selectiva de sustancias. Como las llamadas células araña, los astrocitos representan la mayoría de las células gliales del SNC y suministran nutrientes a las neuronas a través de sus contactos con los vasos sanguíneos. En su membrana hay receptores de neurotransmisores.Además, inducen la barrera hematoencefálica a través de la membrana limitans glialis perivascularis (una membrana fronteriza que rodea los vasos sanguíneos del cerebro) y al mismo tiempo la mantienen.

Función y tareas

Además de su función protectora del SNC frente a influencias nocivas, la barrera hematoencefálica también regula los procesos de transporte entre el torrente sanguíneo y el cerebro. Existen varios procesos físicos y químicos que controlan este transporte. La mayoría de las sustancias solubles que incluso pueden superar esta barrera la atraviesan por difusión. Dado que la barrera hematoencefálica está bien cerrada por uniones estrechas, la difusión no puede tener lugar a través de fisuras intercelulares como ocurre con otros órganos.

Las sustancias solo pueden transmitirse a través de los vasos capilares del cerebro mediante transporte transmembrana. La difusión libre es la forma más simple de este transporte. Las pequeñas moléculas lipofílicas pueden difundirse pasivamente a través de las membranas celulares de los epitelios e incluso a través de las uniones estrechas. Las pequeñas moléculas polares, como el agua, están sujetas a la permeabilidad mediada por canales. Ciertas proteínas del canal, las acuaporinas, median el transporte de agua a través de la barrera hematoencefálica y, por lo tanto, regulan el equilibrio hídrico del cerebro al mismo tiempo. Para moléculas nutritivas grandes y polares, pero vitales, como la glucosa o muchos aminoácidos, existen ciertas moléculas de transporte que facilitan la difusión de las sustancias correspondientes.

Dado que estas formas de difusión no requieren energía, son difusiones pasivas. Sin embargo, también hay sustancias que solo pueden transportarse con el uso de ATP, es decir, suministrando energía. Los transportadores activos son las llamadas "bombas" que utilizan energía para mover los sustratos contra el gradiente de concentración. Las moléculas seleccionadas atraviesan la barrera hematoencefálica con la ayuda de receptores especiales que son específicamente responsables de su transporte.

Enfermedades

Los trastornos de la barrera hematoencefálica pueden provocar diversas enfermedades neurológicas. Enfermedades iniciales como diabetes mellitus, inflamación en el cerebro o tumores cerebrales a menudo dañan esta barrera.

Las consecuencias a largo plazo son el daño cerebral. Ciertos patógenos pueden atravesar la barrera hematoencefálica. Esto incluye el virus HI. Algunas bacterias, como Escherichia coli, a veces superan los mecanismos protectores de la barrera liberando toxinas especiales. Cuando las células de la propia defensa inmunitaria del cuerpo cruzan la barrera hematoencefálica, se puede desarrollar el cuadro clínico de la esclerosis múltiple. Los estudios han demostrado que las enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer también hacen que la barrera entre el cerebro y el torrente sanguíneo sea permeable.

Este puede ser el punto de partida para la extensa desaparición de las células cerebrales. Se sabe que el abuso de alcohol es un factor de riesgo importante para las enfermedades neurológicas. El consumo crónico de alcohol daña la barrera hematoencefálica con consecuencias imprevisibles. Los trastornos funcionales de la barrera favorecen las infecciones bacterianas y las reacciones inflamatorias cerebrales inducidas autoinmunológicamente. El abuso de la nicotina también es un factor de riesgo en cuanto al daño de la barrera hematoencefálica, la nicotina promueve las enfermedades cardiovasculares, que a su vez tienen una gran influencia en el funcionamiento del cerebro.

Los fumadores tienen un mayor riesgo de desarrollar meningitis bacteriana. La investigación ha demostrado que la nicotina cambia la estructura de la barrera hematoencefálica. Las proteínas de unión estrecha se distribuyen de manera diferente y ya no pueden realizar completamente su función. También se analiza la influencia de la radiación electromagnética en la barrera hematoencefálica. Se han comprobado sus efectos negativos para la salud en el rango de megahercios a gigahercios para densidades de alta energía. La alta densidad de energía de la radiación electromagnética conduce a un calentamiento mensurable en el tejido afectado. Aún no se ha investigado hasta qué punto el calentamiento daña la barrera hematoencefálica.

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Enfermedades cerebrales típicas y comunes

• demencia
• enfermedad de Creutzfeldt-Jakob
• Lapsos de memoria
• Hemorragia cerebral
• Meningitis