18.4: La barrera hematoencefálica
Visión general
La barrera hematoencefálica (BBB) se refiere a la vasculatura especializada que proporciona al cerebro nutrientes en la sangre mientras regula estrictamente el movimiento de iones, moléculas, patógenos y otras sustancias. Se compone de células endoteliales estrechamente unidas en un lado y de proyecciones de astrocitos en el otro. Juntos proporcionan una barrera semipermeable que protege el cerebro y plantea desafíos únicos para la entrega de terapias.
Los componentes celulares
El BHE se compone de una variedad de componentes celulares, incluyendo células endoteliales y astrocitos. Estas células comparten una membrana basal común y juntas regulan el paso de componentes entre la circulación y el líquido intersticial que rodea el cerebro.
El primer tipo de componente celular, las células endoteliales especializadas, conforman las paredes de los capilares cerebrales. Están conectados por uniones intercelulares extremadamente estrechas y complejas. Estas uniones crean una barrera física selectiva, evitando la difusión simple de la mayoría de las sustancias, incluyendo moléculas de tamaño medio a grande como la glucosa y la insulina.
Un segundo tipo de célula, los astrocitos, son un tipo de célula glial del sistema nervioso central que influye en la función celular endotelial, el flujo sanguíneo y el equilibrio iónico en el cerebro a través de la interacción y la estrecha asociación con la vasculatura cerebral. Proporcionan un vínculo directo entre la vasculatura y las neuronas: extienden los procesos, llamados extremos, que se envuelven alrededor de los vasos sanguíneos en un extremo mientras hacen contacto íntimo con las neuronas en las sinapsis en el otro extremo.
Intercambio de productos químicos
La capacidad de una sustancia para atravesar el BHE y la eficiencia con la que se produce este intercambio depende de las propiedades químicas y moleculares de cada molécula o ion. En general, pequeños componentes solubles en lípidos, como el oxígeno y el dióxido de carbono, experimentan una difusión rápida y sencilla a través de la capa endotelial. Por el contrario, los componentes más grandes o solubles en agua a menudo requieren un proceso más selectivo que puede implicar el transporte pasivo o activo a través de una célula endotelial. El intercambio de estas sustancias generalmente ocurre más lentamente o puede no ocurrir en absoluto, dependiendo de la abundancia relativa y la eficiencia de los receptores específicos de moléculas y las proteínas de transporte en la superficie de las células endoteliales, entre otros factores.
El BHE protege el cerebro
La protección neuronal facilitada por el BHE es fundamental para la salud y la función adecuadas del cerebro. La desregulación del BBB puede conducir a una enfermedad neurológica grave, como la esclerosis múltiple, la infección y la isquemia debido a un suministro de sangre inadecuado. Por el contrario, la actividad del BBB puede ser perjudicial para el tratamiento de algunas enfermedades neurológicas mediante la prevención o reducción sustancial del paso de fármacos neuroactivos en el sistema nervioso central. Por esta razón, los fármacos con dianas neurológicas deben diseñarse de manera que facilite el paso a través del BHE.
