Bariera hematoencefalică

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Avvertenza
 Informațiile prezentate nu sunt sfaturi medicale și este posibil să nu fie corecte. Conținutul are doar scop ilustrativ și nu înlocuiește sfatul medicului: citiți avertismentele .

Bariera hematoencefalică ( BEE ) este o unitate anatomico-funcțională formată din caracteristicile particulare ale celulelor endoteliale care alcătuiesc vasele sistemului nervos central și are în principal funcția de a proteja țesutul cerebral de elementele dăunătoare prezente în sângele, permițând totuși trecerea substanțelor necesare funcțiilor metabolice.

Prin urmare, este compus din celule endoteliale care, în special, dau naștere unui endoteliu continuu și ne-fenestrat, adică fără fenestrații pe membrana plasmatică a celulelor endoteliale. Celulele endoteliale sunt apoi unite între ele prin joncțiuni celulare ocluzive (altfel numite joncțiuni strânse ): această compacitate mai mare împiedică trecerea substanțelor hidrofile sau a substanțelor cu greutate moleculară mare de la fluxul sanguin la interstițiu (și, prin urmare, la neuroni) cu o capacitate la o filtrare mult mai selectivă decât cea efectuată de celulele endoteliale ale capilarelor altor părți ale corpului.

Un alt factor care contribuie la formarea acestei unități funcționale anatomice numită barieră hematoencefalică este proiecțiile celulelor astrocitice , numite pedunculi astrocitici (cunoscute și sub denumirea de „ limitare glială ”), care înconjoară celulele endoteliale ale BEE, determinând un supliment „barieră”.

BEE diferă de bariera sângelui-lichior similară (BEL) , o funcție a celulelor coroidale ale plexului coroidian și a barierei hemato-retiniene care pot fi considerate parte a întregului [1] ( retinele oculare sunt prelungiri ale sistemului nervos central [2] , și ca atare poate fi considerat parte a BEE).

Istorie

Existența acestei bariere a fost observată pentru prima dată la sfârșitul secolului al XIX-lea de Paul Ehrlich , un bacteriolog angajat în studiul colorării utilizate în numeroase studii pentru a face vizibile structurile microscopice, în experimentele sale: atunci când sunt injectați, unii dintre acești pigmenți ( în special pigmentul de anilină , atunci foarte popular) au reușit să coloreze orice organ al unui animal, cu excepția creierului . La acea vreme, Ehrlich a atribuit acest fapt incapacității simple a creierului de a absorbi pigmentul. Cu toate acestea, într-un experiment ulterior din 1913 , Edwin Goldmann (unul dintre studenții lui Ehrlich) a injectat pigmentul direct în lichidul spinal al creierului și a realizat că în acest caz creierul vopsea, în timp ce restul corpului nu, demonstrând că atât de clar existența unui fel de barieră între cei doi. Prin urmare, s-a emis ipoteza că cei responsabili pentru barieră erau vasele de sânge în sine, deoarece nu se putea găsi nicio membrană evidentă.

Conceptul de barieră hematoencefalică (de atunci numită „barieră hematoencefalică”) a fost propus de Lina Stern în 1921. [3] . Existența membranei nu a putut fi dovedită până la introducerea microscopului electronic cu scanare în domeniul științelor medicale în anii 1960 .

S-a crezut cândva că astrocitele, mai degrabă decât celulele epiteliale, au stat la baza barierei hematoencefalice datorită apendicelor astrocitelor dens concentrate care înconjoară celulele epiteliale ale barierei hematoencefalice.

Fiziologie

În restul corpului din afara creierului, pereții capilarelor sunt alcătuite din celule endoteliale fenestrate, adică cu mici găuri numite fenestrații . Compușii chimici solubili (hidrofili) sunt capabili să treacă prin aceste treceri din sânge în țesuturi sau din țesuturi în sânge.

Cu toate acestea, în creier, celulele endoteliale nu au fenestrații și sunt organizate într-un mod mult mai dens, unite între ele prin joncțiuni ocluzive : acest lucru face ca bariera hematoencefalică să blocheze trecerea majorității moleculelor hidrofile [4] sau a greutate moleculară mare. Excepție fac cele care sunt capabile să traverseze în mod autonom membranele celulare (substanțe precum oxigenul , dioxidul de carbon , etanolul și hormonii steroizi ) și cele care pot intra prin mijloace specifice de transport (cum ar fi zaharurile și unii aminoacizi). Pentru substanțele cu greutate moleculară mare, ne referim la cele de peste 500 de unități de masă atomică (Dalton), adică la cele care, în general, nu pot traversa bariera hematoencefalică, spre deosebire de cele mai mici molecule care pot.

În plus, celulele endoteliale metabolizează unele molecule pentru a preveni intrarea lor în sistemul nervos central. De exemplu, L-DOPA , precursorul dopaminei , este capabil să traverseze BBB, în timp ce dopamina însăși nu poate face acest lucru, ceea ce a condus la administrarea L-DOPA în cazul deficitului de dopamină (ca în boala Parkinson ) de dopamină în sine.

Alături de joncțiunile ocluzive care acționează pentru a preveni transportul între celulele endoteliale, există mecanisme care previn difuzia pasivă între membranele celulare. Celulele glia (inclusiv astrocitele ) care înconjoară capilarele creierului acționează ca un obstacol secundar în calea moleculelor hidrofobe. [5]

Bariera hematoencefalică protejează creierul de substanțele chimice care circulă în sânge. Cu toate acestea, multe dintre funcțiile corpului sunt controlate de hormoni din sânge și, deși secreția multor hormoni este controlată de creier, acești hormoni, în general, nu intră în creier prin sânge, ceea ce ar împiedica creierul să monitorizeze direct nivelul de hormoni. Prin urmare, pentru a controla în mod eficient rata de secreție a hormonului, există site-uri specializate în care neuronii pot „proba” compoziția sângelui circulant și în aceste site-uri bariera hematoencefalică are o „scurgere”. Aceste situri includ trei „ organe circumventriculare ” importante: organul subfornical , zona postrema și organul vascular al lamelei terminale .

Bariera hematoencefalică previne în mod evident trecerea celulelor bacteriene și, prin urmare, acționează foarte eficient protejând creierul de multe infecții frecvente; infecțiile care afectează creierul sunt, prin urmare, mai rare. Cu toate acestea, deoarece anticorpii sunt prea mari pentru a trece prin BEE, infecțiile care pot apărea în creier sunt adesea foarte grave și dificil de tratat.

Adezivul care sigilează peretele intestinal este același compus care acoperă vasele de sânge, deci dacă începe să se spargă, peretele vaselor de sânge - inclusiv cele care merg la creier - se va rupe cel mai probabil, facilitând pătrunderea în creier. a bacteriilor infecțioase transportate de sânge și a anticorpilor produși împotriva acestor bacterii, care în mod normal nici nu intră în creier și care, atunci când se întâmplă acest lucru, creează reacții autoimune.

Permeabilitatea barierei hematoencefalice poate fi măsurată pornind de la proteinele S100, în raport cu anticorpi precum IgG + IgA și IgM. Testele utilizează o probă de sânge care este introdusă în găurile unei matrice plate; o enzimă-anticorp specifică capabilă să absoarbă proteina este apoi adăugată la fiecare „gaură” (de exemplu, test imunosorbent legat de enzimă sandwich ). Concentrația inițială a proteinelor serice este determinată de curba de absorbție standard [6] .

BEE nu protejează toate zonele creierului: exclude [7] glanda pineală și hipotalamusul care reglează apetitul și activitatea glandei endocrine. Factorii care îl pot deteriora în timp sunt: ​​accident vascular cerebral, traumatisme craniene, hipertensiune, diabet sau hipoglicemie, febră foarte mare, infecții cerebrale.

Barieră și droguri

Bariera hematoencefalică face dificilă administrarea medicamentelor din sânge la țesutul cerebral. Dacă, pe de o parte, acest lucru previne medicamentele utilizate în tratamentul unei patologii periferice, de exemplu mușchii, acționează și la nivelul sistemului nervos central, provocând posibil efecte secundare centrale , pe de altă parte, în cazul patologiilor care afectează țesutul cerebral, dificultatea de a obține medicamente în concentrații adecvate pentru obținerea unei acțiuni farmacologice terapeutice stă la baza dificultății în tratarea multor patologii ale sistemului nervos central .

Pentru a crește distribuția medicamentelor către țesutul cerebral, pot fi utilizate metode care implică dizolvarea BEE prin mijloace osmotice, utilizarea substanțelor vasoactive precum bradichinina care cresc permeabilitatea capilarelor prin reducerea activității lor de barieră, expunere focalizată de intensitate mare ultrasunete ( HIFU ) sau utilizarea sistemelor endembane de transport transmembranar, cum ar fi, de exemplu, purtătorul glucozei sau aminoacizilor sau transcitoza mediată de receptorul pentru insulină sau transferină . Strategiile pentru administrarea medicamentelor în jurul BEE includ, de asemenea, implantarea intracerebrală și o distribuție îmbunătățită prin convecție . Mai mult, căile de eflux activ ale medicamentelor din țesutul nervos mediate de transportori, cum ar fi glicoproteina p, pot fi blocate.

O metodă utilizată pe scară largă pentru creșterea concentrației de medicamente în țesutul cerebral este administrarea intratecală , adică introducerea medicamentului direct în LCR prin puncție lombară sau pompe intratecale ; din LCR medicamentul se răspândește astfel în țesutul nervos.

Nanoparticule

Nanotehnologia poate ajuta, de asemenea, la transferul de droguri prin BEE. [8] Recent, cercetătorii încearcă să construiască lipozomi sau nanoparticule pentru a putea accesa prin BEE. Sunt necesare cercetări suplimentare pentru a determina care strategii sunt cele mai eficiente și cum pot fi îmbunătățite pentru pacienții cu tumori cerebrale . Potențialul utilizării deschiderii BEE pentru a livra agenți specifici tumorilor cerebrale tocmai a început să fie explorat.

Administrarea de medicamente peste bariera hematoencefalică este una dintre cele mai promițătoare aplicații ale nanotehnologiei în neuroștiința clinică. Nanoparticulele ar putea efectua mai multe sarcini într-o secvență predefinită, ceea ce este foarte important în administrarea de medicamente peste bariera hematoencefalică.

Un volum semnificativ de cercetări în acest domeniu a fost cheltuit explorând metode de eliberare mediată de nanoparticule de medicamente antineoplazice pentru tumorile sistemului nervos central; de exemplu nanosfere hexadecil cianoacrilate acoperite cu polietilen glicol marcate radioactiv, atinse și acumulate într-un gliosarcom de șoarece . [9] Cu toate acestea, această metodă nu este încă pregătită pentru studiile clinice, datorită acumulării nanosferelor în țesutul sănătos din jur. Un alt experiment recent, care a realizat eliberarea de doxorubicină mediată cu nanoparticule la un gliosarcom de șoarece, a arătat remisie semnificativă, împreună cu o toxicitate scăzută. Acest rezultat este foarte încurajator și ar putea duce la studii clinice.

Nanoparticulele nu sunt utilizate doar pentru administrarea medicamentului la tulburările sistemului nervos central, ci sunt, de asemenea, studiate ca posibili agenți pentru imagistica biomedicală . Utilizarea nanoparticulelor lipidice solide, constând din microemulsii de nanodrops de ulei solidificat încărcate cu oxid de fier , ar putea crește imagistica prin rezonanță magnetică datorită capacității acestor nanoparticule de a traversa de fapt bariera hematoencefalică.

Deși se știe că metodele menționate mai sus permit, fără îndoială, trecerea nanoparticulelor peste bariera hematoencefalică, se știe puțin despre modul în care are loc o astfel de traversare și nici nu se știe despre efectele secundare posibile ale utilizării nanoparticulelor. Prin urmare, înainte ca această tehnologie să poată fi utilizată pe scară largă, trebuie efectuate cercetări suplimentare cu privire la efectele nocive potențiale, precum și la protocoalele de tratament adecvate. Dacă ar fi luate astfel de măsuri, livrarea de medicamente mediată cu nanoparticule prin bariera hematoencefalică ar putea fi una dintre cele mai importante contribuții ale nanotehnologiei la neuroștiința clinică. [10]

Trebuie remarcat faptul că celulele endoteliale vasculare și pericitele asociate sunt adesea anormale în tumori și că bariera hematoencefalică poate să nu fie întotdeauna intactă în tumorile cerebrale. Mai mult, membrana bazală este adesea incompletă. Alți factori, cum ar fi astrocitele , ar putea contribui la rezistența tumorilor cerebrale la terapie. [11] [12]

Boli

Meningita

Meningita este inflamația meningelor , care sunt membranele care acoperă creierul și măduva spinării. Meningita este cel mai frecvent cauzată de infecții cu diverși agenți patogeni, cum ar fi Staphylococcus aureus și Haemophilus influenzae . Când meningele sunt inflamate, bariera hematoencefalică suferă modificări ale permeabilității care pot crește penetrarea diferitelor substanțe (inclusiv antibiotice) în creier. Antibioticele utilizate pentru tratarea meningitei pot agrava răspunsul inflamator al sistemului nervos central prin eliberarea de neurotoxine din pereții celulari ai bacteriilor, cum ar fi lipopolizaharidele (LPS) [13] . Tratamentul cu cefalosporine de a treia sau a patra generație este de obicei preferat.

Scleroza multiplă (SM)

Scleroza multiplă este considerată o boală autoimună , în care sistemul imunitar atacă mielina care protejează nervii din sistemul nervos central . În mod normal, sistemul nervos al unei persoane ar fi inaccesibil globulelor albe din sânge datorită barierei hematoencefalice; totuși, utilizând imagistica prin rezonanță magnetică, s- a demonstrat că, atunci când o persoană suferă un „atac” de scleroză multiplă, bariera hematoencefalică este distrusă într-o secțiune a creierului sau coloanei vertebrale, permițând anumite celule albe din sânge, Limfocite T , pentru a extinde și distruge mielina . S-a sugerat că, în loc să fie o boală a sistemului imunitar, scleroza multiplă este o boală a barierei hematoencefalice. [ citație necesară ] Cu toate acestea, dovezile științifice actuale nu sunt concludente. În prezent sunt în curs investigații privind tratamentele pentru o barieră hematoencefalică compromisă. Se crede că stresul oxidativ joacă un rol important în ruperea barierei; antioxidanții, cum ar fi acidul lipoic, ar putea stabiliza o barieră slăbită hematoencefalică [14] .

Neuromielita optică

Neuromielita optică, cunoscută și sub numele de boala Devic , este similară și foarte adesea confundată cu scleroza multiplă , dar, spre deosebire de aceasta din urmă, a fost identificată ținta răspunsului autoimun: pacienții cu neuromielită optică prezintă un nivel ridicat de anticorpi la proteina aquaporină 4 , o componentă a piciorului procesului astrocitar în bariera hematoencefalică [15] .

Tripanosomioză neurologică avansată (boală a somnului)

African neurologice trypanosomiasis , sau în stadiu avansat , boala somnului, este o afecțiune în care tripanoso- protozoare se gasesc in tesutul cerebral. Nu se știe încă cum paraziții infectează creierul prin sânge, dar se suspectează că trec prin plexul coroid , un organ circumventricular.

Leucoencefalopatie multifocală progresivă (LMP)

Leucoencefalopatia multifocală progresivă este o boală demielinizantă a sistemului nervos central cauzată de reactivarea unei infecții latente cu papovavirus ( poliacavirus JC ), care se poate încrucișa cu BEE. Afectează pacienții imuno-compromis și se găsește de obicei la pacienții cu SIDA .

Boala De Vivo

Boala De Vivo , cunoscută și sub numele de sindromul de deficiență GLUT1, este o afecțiune rară cauzată de transportul inadecvat al glucozei peste barieră, care are ca rezultat retard mental și alte probleme neurologice. Defectele genetice ale transportorului de glucoză de tip 1 (GLUT1) par a fi principala cauză a bolii. [16] [17]

Boala Alzheimer

Rezultatele recente indică faptul că degenerarea barierei hematoencefalice la pacienții cu boala Alzheimer permite plasmei sanguine, care conține beta amiloid (Aβ), să intre în creier, unde Aβ aderă preferențial la suprafața astrocitelor . Această descoperire a dus la ipoteza că

  1. descompunerea barierei hematoencefalice permite accesul anticorpilor autoimuni care se leagă de neuroni și de Aβ42 solubil exogen la neuronii creierului și că
  2. fixarea acestor anticorpi autoimuni pentru a declanșa neuroni și / sau facilitează internalizarea și acumularea celulelor Aβ42 legate la suprafață în neuroni vulnerabili prin tendința lor naturală de a elimina anticorpii autoimuni legați la suprafață prin endocitoză .

În cele din urmă, astrocitul este acoperit, moare, se rupe și se dezintegrează, lăsând în urmă o placă insolubilă de Aβ42. Astfel, la unii pacienți, boala Alzheimer poate fi cauzată (sau, mai probabil, agravată) de o defalcare a barierei hematoencefalice. [18]

Encefalita HIV (stup)

Se crede că HIV poate trece bariera hematoencefalică în monocitele circulante în fluxul sanguin („Teoria calului troian”). Odată ajuns în interior, aceste monocite sunt activate și transformate în macrofage . Monocitele activate eliberează virioni în țesutul cerebral lângă vasele de sânge ale creierului. Este posibil ca aceste particule virale să atragă atenția celulelor microglia ale creierului și să inițieze o cascadă inflamatorie care poate provoca leziuni ale țesutului BEE. Cazurile acestei inflamații, numite encefalite HIV, apar probabil pe tot parcursul SIDA și este un precursor al complexului de demență SIDA (demența HIV). Principalul model pentru studierea HIV și a encefalitei HIV este maimuța.

Notă

  1. ^ Hamilton RD, Foss AJ, Leach L, Stabilirea unui model uman in vitro al barierei hemato-retiniene externe , 2007, DOI : 10.1111 / j.1469-7580.2007.00812.x , PMID 17922819 .
  2. ^ Vugler A, Lawrence J, Walsh J, și colab. , Celule stem embrionare și repararea retinei , 2007, DOI : 10.1016 / j . Mod . 2007.08.002 , PMID 17881192 .
  3. ^ Lina Stern: Știință și soartă de AA Vein. Departamentul de Neurologie, Centrul Medical al Universității Leiden, Leiden, Olanda
  4. ^ ( RO ) Bariere ale sistemului nervos central , pe www.my-personaltrainer.it . Adus la 15 ianuarie 2019 .
  5. ^ Amdur, Doull, Klaassen, Casarett și Toxicologia lui Doull; Știința de bază a otrăvurilor ediția a IV-a , 1991.
  6. ^ Proteina S100B în diagnosticul clinic: specificitatea testului , pe clinchem.org . Adus la 30 martie 2015 (arhivat din original la 2 octombrie 2015) .
  7. ^ Russel Blaylock - Excitotoxine: gustul care ucide - 1997 - Health Press (NM)
  8. ^ GA Silva, Nanotehnologia abordează traversarea barierei hematoencefalice și livrarea medicamentului către SNC , în BMC Neuroscience , vol. 9, Supliment. 3, decembrie 2008, pp. S4, PMID 19091001 .
  9. ^ Brigger I, Morizet J, Aubert G și colab. , Nanosferele de poli (etilen glicol) hexadecilcianoacrilat acoperite prezintă un efect combinat pentru direcționarea tumorilor cerebrale , în J. Pharmacol. Exp. Ther. , vol. 303, n. 3, decembrie 2002, pp. 928–36, DOI : 10.1124 / jpet.102.039669 , PMID 12438511 .
  10. ^ Silva, Gabriel, Abordări nanotehnologice pentru livrarea de medicamente și molecule mici prin bariera hematoencefalică. , în Neurologie chirurgicală , n. 67, 2007, pp. 113-116.
  11. ^ H Hashizume, Baluk P, Morikawa S, McLean JW, Thurston G, Roberge S, Jain RK, McDonald DM, Deschiderile dintre celulele endoteliale defecte explică scurgerea vaselor tumorale , în American Journal of Pathology , vol. 156, nr. 4, aprilie 2000 , pp. 1363-1380, PMID 10751361 .
  12. ^ SW Schneider, Ludwig T, Tatenhorst L, Braune S, Oberleithner H, Senner V, Paulus W, Glioblastoma cells eliberează factori care perturbă caracteristicile barierei hematoencefalice , în Acta Neuropathologica , vol. 107, nr. 3, martie 2004 , pp. 272-276, PMID 14730455 .
  13. ^ TR Jr. Beam, Allen, JC, Concentrațiile de sânge, creier și lichid cefalorahidian ale mai multor antibiotice la iepuri cu meningele intacte și inflamate , în Agenți antimicrobieni și chimioterapie , vol. 12, nr. 6, decembrie 1977 , pp. 710-6, PMID 931369 .
  14. ^ Acidul lipoic afectează migrația celulară în sistemul nervos central și stabilizează integritatea barierei hematoencefalice [1]
  15. ^ Autoanticorpul NMO-IgG se leagă de canalul acvaporină 4
  16. ^ JM Pascual, Wang D, Lecumberri B, Yang H, Mao X, Yang R, De Vivo DC, deficit de GLUT1 și alte boli ale transportorului de glucoză , în revista Europeană de endocrinologie , vol. 150, nr. 5, mai 2004 , pp. 627-33, PMID 15132717 .
  17. ^ J Klepper, Voit T, Sindromul deficitului de proteină transportor de glucoză tip 1 (GLUT1) facilitat: transportul afectat al glucozei în creier - o recenzie , în Jurnalul european de pediatrie , vol. 161, n. 6, iunie 2002 , pp. 295-304, PMID 12029447 .
  18. ^ Copie arhivată , la umdnj.edu . Adus la 22 iulie 2011 (arhivat din original la 17 septembrie 2011) .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității LCCN (EN) sh85014964 · GND (DE) 4007279-4 · NDL (EN, JA) 00.57562 milioane
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Hemato-Brain Barrier & oldid = 116353761 ”