Barrera hematoencefàlica

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Representació esquemàtica de la barrera hematoencefàlica
Diferents tipus de transport de substàncies a través de la barrera hematoencefàlica
Part d'una xarxa de capil·lars que irriguen les cèl·lules del cervell
Astròcits de tipus 1 circumdant els capil·lars cerebrals

La barrera hematoencefàlica és un sistema especialitzat que serveix principalment per protegir l'encèfal de les substàncies químiques presents a la sang, alhora que permet les funcions metabòliques bàsiques.

La seva permeabilitat, altament selectiva, separa la sang circulant del fluid extracel·lular cerebral en el sistema nerviós central (SNC). La barrera hematoencefàlica està formada per cèl·lules capil·lars endotelials, les quals estan connectades per unions estretes amb una resistivitat elèctrica extremadament alta, de com a mínim 0.1 Ω⋅m.[1] La barrera hematoencefàlica permet el pas d'aigua, alguns gasos, i molècules lipídiques solubles per difusió passiva, així com el transport selectiu de molècules com glucosa i aminoàcids que són crucials per a la funció neuronal. D'altra banda, la barrera hematoencefàlica pot impedir l'entrada de potencials neurotoxines lipofídiques emprant un mecanisme de transport actiu mitjançant la P-glicoproteïna. Els astròcits i els pericits són necessaris per a formar la barrera hematoencefàlica. Un petit nombre de regions del cervell, incloent els òrgans circumventriculars, no tenen barrera hematoencefàlica.

La barrera hematoencefàlica està present al llarg de tots els capil·lars i consisteix en unions estretes que els envolten, un fet que no es dóna a la resta del sistema circulatori.[2] Les cèl·lules endotelials restringeixen la difusió d'elements microscòpics (p. ex., bacteris) i molècules grans o hidròfiles al líquid cefaloraquidi, mentre permetent la difusió de molècules hidrofòbiques petites (O2, CO2, hormones).[3] Cèl·lules de la barrera transporten activament productes metabòlics com glucosa a través de la barrera amb proteïnes específiques.[4] Aquesta barrera també inclou una gruixuda membrana basal i terminals axòniques astrocitàries.[5]

Estructura[modifica | modifica el codi]

Aquesta "barrera" resulta de la selectivitat dels unions estretes entre les cèl·lules endotelials dels vasos del SNC, la qual restringeix el pas de soluts.[6] A l'interfície entre la sang i el cervell, les cèl·lules endotelials estan unides per les esmentades unions estretes, les quals estan compostes de subunitats més petites, freqüentment dímers bioquímics, que són proteïnes transmembrana com ocludines, claudines i les mol·lecules adhesives de la unió o JAM (junctional adhesion molecule), per exemple.[4] Cadascuna d'aquestes proteïnes transmembrana està fixada a les cèl·lules endotelials per una altra proteïna complexa, com la ZO-1 i d'altres associades.[4]

La barrera hematoencefàlica està composta de cèl·lules d'alta densitat que restringeixen el pas de substàncies del torrent sanguini molt millor que el que ho fan cèl·lules endotelials dels capil·lars en qualsevol altre lloc en el cos. Els astròcits tenen unes projeccions anomenades "peus" (també coneguts com glia limitant perivascular) que envolten les cèl·lules endotelials de la barrera, proporcionant suport bioquímic a aquestes cèl·lules.[7] La barrera hematoencefàlica s'hi assembla -però no és idèntica- a la barrera entre la sang i el líquid cefaloraquidi, la qual depèn de la funció de les cèl·lules coroidals dels plexes coroides. També és diferent a la barrera hematoretiniana.[8]

Algunes àrees del cervell humà no estan en el costat cerebral de la barrera. Alguns exemples d'això serien els òrgans circumventriculars, el sostre del tercer i quart ventricles, i la glàndula pineal en el sostre del diencèfal. La glàndula pineal secreta l'hormona melatonina "directament al sistema circulatori",[9] per això la melatonina no està influïda per la barrera hematoencefàlica.[10]

Fisiopatologia[modifica | modifica el codi]

La barrera hematoencefàlica actua molt eficaçment per protegir el cervell de moltes infeccions bacterianes comuns. Per això, les infeccions del cervell són molt rares i quan esdevenen, són greus i resulten difícils de tractar. Els anticossos són massa grans per travessar la barrera hematoencefàlica, i només certs antibiòtics són capaços de travessar-la.[11] En alguns casos el fàrmac ha de ser administrat directament al líquid cefaloraquidi.[12][13] Tanmateix, els fàrmacs alliberats directament al LCR no penetren eficaçment als teixits del cervell, possiblement a causa de l'especial configuració de l'espai intersticial en el cervell.[11] La barrera hematoencefàlica esdevé més permeable quan hi ha inflamació. Això permet alguns antibiòtics i fagòcits travessar-la. Tanmateix, això també permet infiltrar-se els bacteris i virus.[11][14] Una excepció a l'exclusió bacteriana són les malalties causades per espiroquetes, com la Borrelia que causa la malaltia de Lyme, o el Treponema pallidum, que causa sífilis venèria. D'igual forma superen la barrera, els estreptococs del grup B que causen la meningitis infantil.[15] Aquests bacteris nocius alliberen citotoxines -com la pneumolisina-[16] que té un efecte tòxic directe sobre les cel·lules endotelials del cervell i les unions estretes.[17]

Hi ha també alguns verins bioquímics que tenen molècules massa grans per poder passar a través de la barrera. Això era especialment important en temps més primitius quan les persones sovint menjava aliments contaminats. Les neurotoxines, com la botulina, en el menjar afecten els nervis perifèrics, però la barrera hematoencefàlica sovint pot impedir a aquestes toxines accedir al sistema nerviós central, on podrien causar danys seriosos o fatals.[18]Tortora, Gerard J.; Berdell R. Funke; Christine L. Case (2010). Microbiology: An Introduction. San Francisco: Benjamin Cummings. pp. 616–618. ISBN 0-321-55007-2. "},"attrs":{}}" data-sourceid="cite_ref-20" class="reference" id="cxcite_ref-20" rel="dc:references">

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Arthur M. Butt, Hazel C. Jones, and N. Joan Abbott. «Electrical resistance across the blood-brain barrier in anaesthetized rats: a developmental study». Journal of Physiology, 429, 1990, pàg. 47–62. PMID: 9228664.
  2. Helga E. de Vries, Johan Kuiper, Albertus G. de Boer, Theo J. C. Van Berkel and Douwe D. Breimer. «The Blood-Brain Barrier in Neuroinflammatory Diseases». Pharmacological Reviews, 49, 2, 1997, pàg. 143–156. DOI: 10.1113/jphysiol.1990.sp018243. PMID: 2277354.
  3. «About». Blood Brain Barrier. Johns Hopkins University. [Consulta: 7 maig 2013].
  4. 4,0 4,1 4,2 Stamatovic, SM. «Brain Endothelial Cell-Cell Junctions: How to "Open" the Blood Brain Barrier». Current Neuropharmacology, 6, 3, 2008, pàg. 179–192. DOI: 10.2174/157015908785777210. PMC: 2687937. PMID: 19506719.
  5. Ballabh, P; Braun, A; Nedergaard, M. «The blood–brain barrier: an overview: structure, regulation, and clinical implications». Neurobiology of disease, 16, 1, juny 2004, pàg. 1–13. DOI: 10.1016/j.nbd.2003.12.016. PMID: 15207256.
  6. Pardridge, William M. - The Blood-Brain Barrier: Bottleneck in Brain Drug Development - 2 January 2005. Retrieved 5 February 2014.
  7. Joan Abbott, N.; Rönnbäck, Lars; Hansson, Elisabeth. «Astrocyte-endothelial interactions at the blood-brain barrier». Nature Reviews Neuroscience, 7, 2006, pàg. 41–53. DOI: 10.1038/nrn1824.
  8. Hamilton RD, Foss AJ, Leach L. «Establishment of a human in–vitro model of the outer blood–retinal barrier». Journal of Anatomy, 211, 6, 2007, pàg. 707–16. DOI: 10.1111/j.1469-7580.2007.00812.x. PMC: 2375847. PMID: 17922819.
  9. Pritchard, Thomas C.; Alloway, Kevin Douglas Medical Neuroscience (Google books preview). Hayes Barton Press, 1999, p. 76–77. ISBN 1-889325-29-5 [Consulta: 8 febrer 2009]. 
  10. Gilgun-Sherki, Yossi; Melamed, Eldad; Offen, Daniel «Oxidative stress induced-neurodegenerative diseases: the need for antioxidants that penetrate the blood brain barrier». Neuropharmacology, 40, 8, 2001, pàg. 959–975. DOI: 10.1016/S0028-3908(01)00019-3. ISSN: 0028-3908. PMID: 11406187.
  11. 11,0 11,1 11,2 Raza, MW; Shad, A; Pedler, SJ; Karamat, KA «Penetration and activity of antibiotics in brain abscess». Journal of the College of Physicians and Surgeons--Pakistan : JCPSP, 15, 3, 2005, pàg. 165–7. PMID: 15808097.
  12. Pardridge, William M. «Drug transport in brain via the cerebrospinal fluid». Fluids Barriers CNS, 8, 2011. DOI: 10.1186/2045-8118-8-7. PMC: 3042981. PMID: 21349155.
  13. Chen, Y. «Novel modified method for injection into the cerebrospinal fluid via the cerebellomedullary cistern in mice». Acta Neurobiologiae Experimentalis, 73, 2, 2013, pàg. 304. PMID: 23823990.
  14. Tortora, Gerard J.; Berdell R. Funke; Christine L. Case Microbiology: An Introduction. San Francisco: Benjamin Cummings, 2010, p. 439,611. ISBN 0-321-55007-2. 
  15. Nizet, V; KS, Kim; M, Jonas; M; EY, Chi. «Invasion of brain microvascular endothelial cells by group B streptococci.». Infection and Immunity, 65, 12, 1997, pàg. 5074–5081. PMC: 175731. PMID: 9393798.
  16. Zysk, Gregor. «Pneumolysin Is the Main Inducer of Cytotoxicity to Brain Microvascular Endothelial Cells Caused by Streptococcus pneumoniae». Infection and Immunity, 69, 2, 2001, pàg. 845–852. DOI: 10.1128/IAI.69.2.845-852.2001. PMC: 97961. PMID: 11159977.
  17. Van Sorge, Nina M. «Defense at the border: the blood–brain barrier versus bacterial foreigners». Future Microbiol, 7, 3, 2012, pàg. 383–394. DOI: 10.2217/fmb.12.1. PMC: 3589978. PMID: 22393891.
  18. Tortora, Gerard J.; Berdell R. Funke; Christine L. Case Microbiology: An Introduction. San Francisco: Benjamin Cummings, 2010, p. 616–618. ISBN 0-321-55007-2. 

Bibliografia[modifica | modifica el codi]

  • Ross, Michael H.; Pawlina, Wojciech. Histología (en castellà). Ed. Médica Panamericana, 2007. ISBN 9789500604352 [Consulta: 22 febrer 2015]. 
A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Barrera hematoencefàlica Modifica l'enllaç a Wikidata