Il ruolo della barriera emato-encefalica
La barriera emato-encefalica è una rete di vasi sanguigni che serve il sistema nervoso centrale. Anche se questi vasi svolgono le consuete funzioni di trasporto di ossigeno e nutrienti, possiedono un’importante funzione di regolazione del trasferimento di sostanze tra il sangue e il cervello. Questa regolazione è cruciale per mantenere l’equilibrio del sistema nervoso centrale (SNC) e per proteggere il cervello.
Scopo
La barriera emato-encefalica possiede proprietà uniche che le consentono di regolare il passaggio di cellule, ioni e molecole tra il sangue e il cervello. Tali microvasi sono estremamente selettivi, mantenendo l’equilibrio necessario per il corretto funzionamento del cervello e proteggendo il SNC da infiammazioni, lesioni, tossine, agenti patogeni e malattie. Questa barriera è un sistema complesso, formato da diversi tipi di cellule.
Cellule endoteliali
Le cellule endoteliali, presenti nella barriera emato-encefalica, agiscono come trasportatori altamente selettivi di nutrienti e dello smaltimento dei prodotti di scarto dal sistema nervoso centrale al sangue. Sebbene le cellule endoteliali siano presenti in tutto il corpo, quelle del SNC si distinguono per alcune caratteristiche uniche: posseggono un numero maggiore di mitocondri per una maggiore produzione di energia e un ridotto livello di adesione dei leucociti, limitando così il passaggio delle cellule immunitarie nel SNC.
Periciti
I periciti ricoprono le pareti delle arterie e delle vene nel sistema. Queste cellule contengono proteine che le permettono di contrarsi, regolando il diametro dei piccoli vasi. I periciti sono fondamentali per la formazione di nuovi vasi sanguigni, il controllo dell’infiltrazione delle cellule immunitarie e nella guarigione delle ferite. Essi aiutano nella formazione e nel mantenimento della barriera emato-encefalica durante l’invecchiamento.
Altre cellule
Oltre alle cellule endoteliali e periciti, la barriera emato-encefalica comprende altri elementi cellulari, come la membrana basale che offre un ulteriore ostacolo per il passaggio verso il cervello; gli astrociti, che collegano i vasi sanguigni ai neuroni e regolano il flusso sanguigno in base all’attività cerebrale; e le cellule immunitarie, che rimuovono i detriti e influenzano la permeabilità vascolare.
Trasporto passivo
Un meccanismo adottato dalla barriera emato-encefalica è il trasporto passivo. Questo processo permette il passaggio di alcune sostanze attraverso la membrana senza l’ausilio di vettori, come ossigeno, anidride carbonica, caffeina, etanolo e barbiturici. Elementi nutritivi come carboidrati, amminoacidi, nucleotidi, acidi grassi, vitamine, sodio, glucosio, ormoni tiroidei, insulina e leptina sfruttano il trasporto passivo per attraversare la barriera.
Trasporto attivo
Il trasporto attivo consente ad alcuni elementi di attraversare la barriera emato-encefalica attraverso un meccanismo che previene l’accumulo di sostanze indesiderate nel SNC. Questo processo regola anche la concentrazione di ioni nel cervello, mantenendo elevati livelli di sodio e bassi livelli di potassio. Inoltre, il trasporto attivo è essenziale per varie reazioni che governano il flusso sanguigno cerebrale e il pH nel SNC.
Farmaci
La barriera emato-encefalica condiziona il modo in cui i farmaci raggiungono il sistema nervoso centrale e il liquido spinale cerebrale. I farmaci liposolubili riescono a permeare questa barriera con maggiore facilità rispetto a quelli idrosolubili, che invece la attraversano più lentamente. La scelta dei farmaci per il trattamento del SNC è complessa, e in alcuni casi può essere necessaria la somministrazione diretta dei farmaci nel SNC.
Ricerca sull’aggiramento della barriera emato-encefalica
I ricercatori stanno esplorando metodi per bypassare la barriera emato-encefalica. Un metodo in fase sperimentale prevede l’uso di soluzioni ipertoniche e di tecniche basate su ultrasuoni e microbolle per temporaneamente interrompere la barriera e consentire il passaggio dei farmaci. Anche se promettente, questo approccio solleva preoccupazioni su potenziali rischi di infiammazione e danni. Un’altra tecnica in fase di sperimentazione è l’impiego di “molecole cavallo di Troia” per veicolare nanoparticelle terapeutiche attraverso la barriera.
Malattie neurologiche croniche
L’alterazione della barriera emato-encefalica e il conseguente fenomeno infiammatorio sono implicati in diverse malattie neurologiche croniche, come la SLA, il morbo di Parkinson, la sclerosi multipla e l’epilessia. Sebbene spesso queste alterazioni siano considerate secondarie rispetto al processo patologico principale, in alcuni casi potrebbero essere la causa diretta. La natura stessa di queste alterazioni della barriera rimane sotto studio, con ricerche atte a comprendere come queste influiscano sui processi metabolici e di trasporto.
Disturbi neurologici acuti
L’integrità della barriera emato-encefalica è compromessa anche in caso di disturbi neurologici acuti. Ad esempio, in seguito a un ictus ischemico, si verifica un’infiltrazione di liquidi nel cervello e un passaggio di globuli bianchi, alterando l’equilibrio interno e causando edema. Alcuni studi rivelano che condizioni come l’iperglicemia o l’ipertensione possono peggiorare il danno alla barriera durante un ictus. Allo stesso modo, nel caso di un trauma cranico, la barriera subisce danni iniziali che sono ulteriormente esacerbati dall’infiammazione, permettendo a sostanze indesiderate di raggiungere il cervello.