Penghalang darah-otak: lapisan pelindung otak

Di otak dan seluruh sistem saraf itu adalah organ mendasar bagi manusia. Untuk alasan ini, sangat dilindungi oleh tulang (tengkorak dan tulang belakang) dan oleh sistem tiga lapisan membran yang disebut meninges. Keamanan yang berbeda bagian otak itu telah diperkuat oleh jutaan tahun evolusi.

Namun, meskipun semua elemen ini mungkin penting saat melindungi tengkorak dari pukulan atau trauma, mereka dapat tidak cukup untuk melindungi otak dari jenis bahaya lain seperti infeksi virus yang bisa datang melalui darah. Untuk menghindari bahaya seperti itu sebisa mungkin, kami memiliki jenis perlindungan lain: sawar darah-otak (BBB).

Penemuan BBB

Meskipun keberadaan sesuatu yang memisahkan isi darah diduga sebelumnya hadir dalam sistem darah dan sistem saraf, verifikasi fakta ini tidak akan tiba sampai 1885. Seorang peneliti bernama Paul Ehrlich akan memasukkan pewarna ke dalam aliran darah hewan dan kemudian mengamati bahwa satu-satunya titik yang tidak ternoda adalah sistem saraf pusat, dan khususnya otak

. Alasan untuk ini pasti terkait dengan sistem perlindungan yang mengelilingi area itu seolah-olah itu adalah membran.

Kemudian peneliti lain, Edwin Goldman, akan mencoba proses sebaliknya dengan mewarnai cairan serebrospinal, mengamati bahwa hanya bagian berwarna yang berhubungan dengan jaringan saraf. Eksperimen ini mencerminkan keberadaan sesuatu yang menghasilkan penyumbatan tingkat tinggi antara sistem saraf dan bagian tubuh lainnya, sesuatu yang bertahun-tahun kemudian disebut penghalang darah-otak oleh Lewandowski dan dieksplorasi oleh sejumlah besar ahli.

Sebuah perlindungan antara darah dan otak

Penghalang darah-otak adalah lapisan kecil sel endotel, sel yang merupakan bagian dari dinding pembuluh darah, terletak di sepanjang sebagian besar kapiler yang mensuplai otak. Karakteristik utama dari lapisan ini adalah tingkat impermeabilitasnya yang tinggi, tidak memungkinkan sejumlah besar zat mengalir dari darah ke otak dan sebaliknya.

Dengan demikian, BHE bertindak sebagai filter antara darah dan sistem saraf. Meskipun demikian, beberapa zat seperti air, oksigen, glukosa, karbon dioksida, asam amino, dan beberapa molekul lain dapat lewat, dengan sifat impermeabilitas yang relatif.

Tindakannya sebagai filter dilakukan melalui kedua strukturnya, dengan membatasi penyatuan antara sel-sel yang membentuk perjalanan ke zat yang berbeda, seperti melalui metabolisme zat untuk mencapainya melalui penggunaan enzim dan konveyor. Artinya, ia memiliki segi fisik dan yang lain adalah kimia.

Meskipun sawar darah-otak itu sendiri merupakan lapisan sel endotel, fungsinya yang tepat juga tergantung pada jenis struktur sel lainnya. Secara khusus, ini didukung oleh sel-sel yang disebut perisit, yang memberikan dukungan struktural dan mengelilingi sel-sel endotel, menjaga dinding pembuluh darah tetap stabil, serta mikroglia.

Titik buta BHE

Terlepas dari pentingnya penghalang darah-otak dalam melindungi sistem saraf tidak menutupi seluruh otak, karena otak perlu menerima dan dapat memancarkan beberapa zat, seperti hormon dan neurotransmiter. Keberadaan titik buta semacam ini diperlukan untuk menjamin berfungsinya tubuh, karena tidak mungkin untuk menjaga otak sepenuhnya terisolasi dari apa yang terjadi di bagian lain Tubuh.

Daerah yang tidak dilindungi oleh penghalang ini ditemukan di sekitar ventrikel serebral ketiga dan disebut organ sirkumventrikular. Di area ini, kapiler memiliki endotel berfenestrasi, dengan beberapa bukaan atau akses yang memungkinkan aliran zat dari satu sisi membran ke sisi lain.

Situs tanpa sawar darah-otak terutama dari sistem neuroendokrin dan sistem saraf otonom, sebagai beberapa struktur kelompok organ sirkumventrikular ini, neurohipofisis, Kelenjar pineal, beberapa daerah hipotalamus, area postema organ vaskular lamina terminalis dan organ subforniks (di bawah forniks).

Melintasi penghalang darah-otak

Seperti yang telah kita lihat, sawar darah-otak bersifat permeabel, tetapi relatif, karena memungkinkan lewatnya beberapa zat. Terlepas dari lokasi di mana penghalang darah-otak tidak ada, ada serangkaian mekanisme dimana komponen penting untuk fungsi sel dapat melewatinya.

Mekanisme yang paling umum dan sering digunakan dalam hal ini adalah penggunaan konveyor, di mana unsur atau zat yang akan diangkut berikatan dengan reseptor yang selanjutnya memasuki sitoplasma sel endotel. Sesampai di sana, zat terpisah dari reseptor dan diekskresikan ke sisi lain oleh sel endotel itu sendiri.

Mekanisme lain dimana zat melewati sawar darah-otak adalah transcytosis, suatu proses di mana serangkaian vesikel terbentuk di penghalang di mana zat dapat lewat dari satu sisi ke sisi lain.

Difusi transmembran memungkinkan ion dengan muatan berbeda bergerak melalui sawar darah-otak, bekerja pada muatan elektronik dan gradien konsentrasi sedemikian rupa sehingga zat di kedua sisi penghalang tertarik satu sama lain.

Akhirnya, mekanisme keempat yang melaluinya beberapa zat masuk ke otak tanpa intervensi sawar darah otak adalah dengan melewatkannya secara langsung. Salah satu cara untuk melakukannya adalah dengan menggunakan neuron sensorik, memaksa transmisi dalam arah sebaliknya melalui akson neuron ke somanya. Ini adalah mekanisme yang digunakan oleh penyakit yang juga dikenal sebagai rabies.

Fungsi utama

Seperti yang telah dimungkinkan untuk melihat sekilas beberapa sifat yang membuat penghalang darah-otak menjadi elemen penting untuk sistem saraf, karena lapisan sel endotel ini terutama memenuhi hal berikut: fungsi.

Fungsi utama sawar darah otak adalah untuk melindungi otak dari kedatangan zat eksternal, mencegah lewatnya elemen-elemen ini. Dengan cara ini, sebagian besar molekul di luar sistem saraf itu sendiri tidak dapat mempengaruhinya, mencegah sebagian besar infeksi virus dan bakteri mempengaruhi otak.

Selain fungsi defensif ini dengan menghalangi masuknya elemen berbahaya, kehadirannya juga memungkinkan yang benar pemeliharaan lingkungan saraf dengan menjaga komposisi cairan interstisial yang memandikan dan mempertahankannya tetap konstan sel.

Fungsi terakhir dari sawar darah-otak adalah untuk memetabolisme atau memodifikasi elemen untuk membuatnya persilangan antara darah dan jaringan saraf tanpa mengubah fungsi sistem saraf dengan cara tidak diinginkan. Tentu saja, beberapa zat lolos dari mekanisme kontrol ini.

Perlindungan yang bermasalah secara terapeutik

Fakta bahwa penghalang darah-otak sangat kedap dan tidak memungkinkan masuknya sebagian besar elemen adalah bermanfaat ketika fungsi otak Anda benar dan tidak diperlukan intervensi medis atau medis psikiatrik. Tetapi dalam kasus di mana tindakan eksternal diperlukan pada tingkat medis atau farmakologis, penghalang ini merupakan kesulitan yang sulit untuk diobati.

Dan itu adalah sebagian besar obat-obatan yang digunakan di tingkat medis dan yang akan digunakan untuk mengobati penyakit atau infeksi di bagian lain dari tubuh. tubuh tidak efektif dalam mengobati masalah di otak, sebagian besar karena aksi pemblokiran penghalang otak darah. Contohnya ditemukan dalam obat yang didedikasikan untuk melawan tumor, Parkinson atau demensia.

Untuk memperbaikinya pada banyak kesempatan perlu untuk menyuntikkan zat langsung ke dalam cairan interstisial, gunakan organ sirkumventrikular sebagai jalur akses, hancurkan penghalang sementara melalui penggunaan gelembung mikro yang dipandu ke titik-titik tertentu menggunakan ultrasound atau menggunakan komposisi kimia yang dapat melewati sawar darah-otak melalui beberapa mekanisme yang dijelaskan di atas.

Referensi bibliografi:

• Balabh, P. dkk. (2004). Penghalang darah-otak: gambaran umum. Struktur, regulasi dan implikasi klinis. Neurobiol. Dis.; 16: 1-13.
• Escobar, A. dan Gomez, B. (2008). Penghalang darah-otak: Neurobiologi, implikasi klinis dan efek stres pada perkembangannya. Putaran. Meksiko Nerci.:9(5): 395-405.
• Interlandi, J. (2011). Seberangi Penghalang Darah Otak. Catatan. Penelitian dan Ilmu Pengetahuan.
• Pachter, J.S. dkk. (2003). Penghalang darah-otak dan perannya dalam hak kekebalan dalam sistem saraf pusat. J Neuropati. ahli saraf.; 62: 593-604.
• Purves, D.; Lichtman, J. W (1985). Prinsip perkembangan saraf. Sunderland, Mass.: Sinauer Associates.
• Saladin, K. (2011). Anatomi manusia. McGraw-Hill.