Barriera Emato-Encefalica

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La "Barriera Emato Encefalica (BEE) è una membrana che agisce principalmente come protezione al cervello dagli elementi chimici nocivi presenti nel sangue, pur tuttavia permettendo il passaggio di quelle sostanze necessarie alle funzioni metaboliche.

È composta da cellule endoteliali, organizzate in maniera molto fitta nei capillari del cervello. Questa maggiore densità restringe il passaggio di sostanza dal flusso sanguigno molto più che le cellule endoteliali nei capillari in altre parti del corpo. Le proiezioni delle cellule astrocite chiamati piedi astrociti (conosciuti anche come “limitanti gliali”) circondano le cellule endoteliali della BEE, fornendo supporto biochimico a queste cellule. La BEE si differenzia dalla similare barriera emato-fluido cerebrospinale, una funzione delle cellule coroidali del plesso coroide e dalla barriera emato-retinica che possono considerarsi parte dell’intera^[1](Le retine oculari sono estensioni del sistema nervoso centrale^[2], e come tale può considerarsi parte della BEE).

[modifica] Storia

L’esistenza di questa barriera fu inizialmente notata da Paul Ehrlich nei suoi esperimenti alla fine del 19° secolo. Ehrlich fu un batteriologo impegnato nello studio della colorazione utilizzata in molti studi per rendere le strutture microscopiche visibili. Quando iniettati, alcuni di questi pigmenti (in particolare il pigmento di anilina allora molto popolare]]) erano in grado di colorare qualsiasi organo di un animale eccetto il cervello. Al tempo, Ehrlich attribuiva questo fatto alla semplice incapacità del cervello di assorbire il pigmento.

Tuttavia, in un esperimento seguente nel 1913, Edwin Goldmann (uno degli studenti di Ehrilich) iniettò il pigmento direttamente nel fluido spinale del cervello. Egli realizzò che in questo caso il cervello si tingeva, mentre il resto del corpo no. Questo dimostrava chiaramente l’esistenza di una sorta di barriera tra i due. Al tempo, si pensò che i vaso sanguigno stessi erano i responsabili della barriera, dato che nessuna membrana evidente poté essere rinvenuta. Il concetto di barriera cerebro-ematica (da allora denominata “barriera emato-encefalica”) su proposto da Lina Stern nel 1921. ^[3]. L’esistenza della membrana non poté essere dimostrata fino all’introduzione del microscopio a scansione elettronica nel campo delle scienze medicali negli anni ‘60.

[modifica] Fisiologia

Nel resto del corpo al di fuori del cervello, le pareti dei capillari (le strutture più piccole dei vasi sanguigni) sono formate da cellule endoteliali fenestrate, cioè dotate di piccolo fori chiamati fenestrazioni. I composti chimici solubili sono in grado di passare attraverso questi passaggi, dal sangue ai tessuti o dai tessuti al sangue. Tuttavia nel cervello le cellule endoteliali sono organizzate in maniera molto più fitta con quelle che vengono chiamate giunzioni strette. Questo fa si che la barriera emato-encefalica blocchi il movimento di tutte le molecole eccetto quelle che attraversano la membrana cellulare per mezzo di soluti lipidici (quali l’ossigeno, il diossido di carbonio, l’etanolo e gli ormoni steroidi) e quelli che possono entrare per mezzo di specifici mezzi di trasporto (quali gli zuccheri e alcuni ammino acidi). Sostanze con peso molecolare al di sopra dei 500 Dalton (500 unità di massa atomica) generalmente non possono attraversare la barriera emato-encefalica, mentre molecole più piccole spesso possono. Inoltre, le cellule endoteliali metabolizzano certe molecole per impedire il loro ingresso nel sistema nervoso centrale. Per esempio, il L-DOPA, il precursore della dopamina è in grado di attraversare la BEE, mentre la dopamina stessa non può. (Ciò ha portato alla somministrazione della L-DOPA nei casi di carenza di dopamina (come nel morbo di Parkinson al posto della dopamina stessa).

Accanto alle giunzioni strette che agiscono in modo da impedire il trasporto tra le cellule endoteliali, esistono de meccanismi che impediscono la diffusione passiva tra le membrane cellulari. Le cellule della glia che attorniano i capillari all’interno del cervello fungono da ostacolo secondario alle molecole idrofilia che, e la bassa concentrazione di proteine interstiziali nel cervello impediscono l’accesso alle molecole idrofiliache. ^[4]

La barriera emato-encefalica protegge il cervello dai composti chimici che viaggiano nel sangue. Tuttavia, molte delle funzioni corporali sono controllate da degli ormoni presenti nel sangue e anche se la secrezione di molti ormoni è controllata dal cervello, tali ormoni generalmente non penetrano nel cervello attraverso il sangue. Questo impedirebbe al cervello di monitorare direttamente il livello di ormoni. Per controllare il tasso di secrezione dell’ormone in maniera efficace, esistono dei siti specializzati in cui i neuroni possono “campionare” la composizione del sangue circolante. In questi siti, la barriera emato-encefalica ha una ‘falla’: questi siti includono tre importanti ‘organi circumventricolari’: l’organo subfornicale, l’area postrema e l’organo vascoloso della lamina terminale.

La barriera emato-encefalica agisce in maniera molto efficace proteggendo il cervello da molte infezioni comuni. Quindi, le infezioni a carico del cervello sono molto rare. Tuttavia, dato che gli anticorpi sono troppo grandi per attraversare la BEE, le infezioni che possono occorrere al cervello sono spesso molto serie e difficili da trattare.

[modifica] Malattie

[modifica] Meningite

[modifica] Sclerosi Multipla (SM)

[modifica] Neuromielite ottica

La neuromielite ottica, anche conosciuta come morbo di Devic è simile a e molto spesso confusa con la sclerosi multipla. A differenza della SM, l’obiettivo della risposta autoimmune è stata identificata. Pazienti affetti da neuromielite ottica mostrano un elevato livello di anticorpi ad una proteina chiamata aquaporina 4 (un componente del piede del processo astrocitico nella barriera emato-encefalica)^[5].

[modifica] Morbo di Alzheimer

Recenti risultati indicano che la degenerazione della barriera emato-encefalica nei pazienti con morbo di Alzheimer permetta al plasma sanguigno, contenente beta amiloide (Aβ), di entrare nel cervello, dove la Aβ aderisce preferenzialmente alla superficie degli astrociti. Questa scoperta ha portato all’ipotesi che (1) il crollo della barriera emato-encefalica permetta l’accesso di anticorpi autoimmuni che si legano con i neuroni e Aβ42 solubile esogena ai neuroni del cervello e che (2) la fissazione di questi anticorpi autoimmuni ai neuroni inneschi e/o faciliti l’internalizzazione e l’accumulazione di cellule surface-bound Aβ42 in neuroni vulnerabili attraverso la loro naturale tendenza a ripulire gli anticorpi autoimmuni legati alla superficie via endocitosi. Infine, l’astrocita viene ricoperto, muore, si rompe e si disintegra, lasciando dietro di sé una placca insolubile di Aβ42. Quindi, in alcuni pazienti, il morbo di Alzheimer può essere causato (o, più probabilmente, aggravato) da una rottura della barriera emato-encefalica. [2]

[modifica] References

1. ^ Hamilton RD, Foss AJ, Leach L (2007). Establishment of a human in vitro model of the outer blood-retinal barrier. DOI:10.1111/j.1469-7580.2007.00812.x.
2. ^ Vugler A, Lawrence J, Walsh J, et al (2007). Embryonic stem cells and retinal repair. DOI:10.1016/j.mod.2007.08.002.
3. ^ Lina Stern: Science and fate by A.A. Vein. Department of Neurology, Leiden University Medical Centre, Leiden, The Netherlands
4. ^ Amdur, Doull, Klaassen (1991) Casarett and Doull's Toxicology; The Basic Science of Poisons 4th ed
5. ^ The NMO-IgG autoantibody links to the aquaporin 4 channel [1]