BLUT-HIRN-SCHRANKE: STRUKTUR, FUNKTIONEN, KRANKHEITEN - GEOGRAFÍA - 2025

Die Blut-Hirn-Schranke ist eine semipermeable Wand zwischen Blut und Gehirn. Es besteht aus den Zellen, aus denen die Wände der Gehirnblutkapillaren bestehen. Diese Barriere ermöglicht es, Neuronen im Zentralnervensystem chemisch vom Rest des Körpers zu isolieren.

Das Gehirn ist das einzige Organ, das über ein eigenes Sicherheitssystem verfügt. Dank der Blut-Hirn-Schranke können essentielle Nährstoffe diese erreichen und gleichzeitig den Eintritt anderer Substanzen blockieren.

Typ 1 Atrozyten um Kapillaren im Gehirn

Diese Barriere dient dazu, die ordnungsgemäße Funktion von Neuronen aufrechtzuerhalten, indem der Ein- und Austritt von Chemikalien im Gehirn kontrolliert wird. Leider funktioniert diese Barriere jedoch so effektiv, indem sie den Durchgang von Fremdstoffen in das Gehirn blockiert, dass sie normalerweise auch verhindert, dass Medikamente das Gehirn erreichen.

In jedem Fall werden in der Forschung weiterhin Arzneimittel entwickelt, die die erforderlichen Anforderungen erfüllen, um diese Barriere zu durchdringen. Es gibt jedoch einige Regionen des Körpers, in denen es keine Blut-Hirn-Schranke gibt. Sie sind als zirkuventrikuläre Organe bekannt.

Schließlich gibt es bestimmte Zustände, die eine Öffnung der Blut-Hirn-Schranke bewirken. Dies ermöglicht den freien Austausch von Substanzen, so dass die Gehirnfunktion verändert werden kann. Einige von ihnen sind Entzündungen, Traumata oder Krankheiten wie Multiple Sklerose.

Struktur der Blut-Hirn-Schranke

Blut-Hirn-Schranke zwischen Gehirn und Blut

Einige Substanzen können diese Barriere passieren, andere nicht, was bedeutet, dass es sich um eine selektiv durchlässige Barriere handelt.

In weiten Teilen des Körpers haften die Zellen, aus denen die Blutkapillaren bestehen, nicht fest zusammen. Diese werden Endothelzellen genannt und haben Lücken zwischen ihnen, durch die verschiedene Substanzen ein- und austreten können. Somit werden Elemente zwischen dem Blutplasma und der die Körperzellen umgebenden Flüssigkeit (extrazelluläre Flüssigkeit) ausgetauscht.

Im Zentralnervensystem haben Kapillaren diese Spalten jedoch nicht. Vielmehr sind die Zellen eng miteinander verbunden. Dies verhindert, dass viele Substanzen das Blut verlassen.

Es ist wahr, dass es einige spezifische Substanzen gibt, die diese Barriere überschreiten können. Sie tun dies mittels spezieller Proteine, die sie durch die Wände der Kapillaren transportieren.

Zum Beispiel ermöglichen Glukosetransporter, dass Glukose in das Gehirn gelangt, um Kraftstoff bereitzustellen. Zusätzlich verhindern diese Transporter, dass giftige Abfallprodukte im Gehirn verbleiben.

Gliazellen (Stützzellen), sogenannte Astrozyten, sammeln sich um Blutgefäße im Gehirn und scheinen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Blut-Hirn-Schranke zu spielen. Diese scheinen auch zum Transport von Ionen vom Gehirn zum Blut beizutragen.

Andererseits gibt es Bereiche des Nervensystems, die eine durchlässigere Blut-Hirn-Schranke aufweisen als andere. Im nächsten Abschnitt wird erläutert, wofür dies gedacht ist.

Eigenschaften

Damit das Gehirn richtig funktioniert, ist es wichtig, dass ein Gleichgewicht zwischen den Substanzen in den Neuronen und in der sie umgebenden extrazellulären Flüssigkeit aufrechterhalten wird. Dadurch können Nachrichten ordnungsgemäß zwischen Zellen übertragen werden.

Wenn sich die Komponenten der extrazellulären Flüssigkeit auch nur geringfügig ändern, wird diese Übertragung verändert, was zu Veränderungen der Gehirnfunktion führt.

Daher wirkt die Blut-Hirn-Schranke durch Regulierung der Zusammensetzung dieser Flüssigkeit. Zum Beispiel enthalten viele der Lebensmittel, die wir essen, Chemikalien, die den Informationsaustausch zwischen Neuronen verändern können. Die Blut-Hirn-Schranke verhindert, dass diese Substanzen das Gehirn erreichen, und sorgt für eine gute Funktion.

Wichtig ist, dass die Blut-Hirn-Schranke im gesamten Nervensystem keine einheitliche Struktur aufweist. Es gibt Orte, an denen es durchlässiger ist als andere. Dies ist nützlich, um den Durchgang von Substanzen zu ermöglichen, die an anderen Orten nicht erwünscht sind.

Ein Beispiel ist der Hirnstammbereich postem. Diese Region kontrolliert das Erbrechen und hat eine viel durchlässigere Blut-Hirn-Schranke. Ihr Zweck ist es, dass die Neuronen in diesem Bereich schnell toxische Substanzen im Blut erkennen können.

Wenn also etwas Gift, das aus dem Magen kommt, das Kreislaufsystem erreicht, stimuliert es den postzerebralen Bereich und verursacht Erbrechen. Auf diese Weise kann der Körper giftigen Inhalt aus dem Magen entfernen, bevor er schädlich wird.

Zusammenfassend sind die drei Hauptfunktionen der Blut-Hirn-Schranke:

- Schützt das Gehirn vor potenziell gefährlichen Fremdstoffen oder solchen, die die Gehirnfunktion beeinträchtigen könnten.

- Schützt und trennt das Zentralnervensystem von Hormonen und Neurotransmittern, die sich im Rest des Körpers befinden, und vermeidet so unerwünschte Wirkungen.

- Hält ein konstantes chemisches Gleichgewicht in unserem Gehirn aufrecht.

Welche Substanzen passieren die Blut-Hirn-Schranke?

Einige Substanzen sind anfälliger als andere, die Blut-Hirn-Schranke zu überschreiten. Substanzen mit folgenden Eigenschaften treten leichter ein als andere:

- Kleine Moleküle passieren die Blut-Hirn-Schranke viel leichter als große.

- Fettlösliche Substanzen passieren leicht die Blut-Hirn-Schranke, während solche, die dies nicht langsamer tun oder nicht können. Eine Art von fettlöslichem Medikament, das leicht in unser Gehirn gelangt, sind Barbiturate. Andere Beispiele sind Ethanol, Nikotin, Koffein oder Heroin.

- Moleküle mit weniger elektrischer Ladung passieren die Barriere schneller als solche mit hoher Ladung.

Einige Substanzen können die Blut-Hirn-Schranke passieren. Vor allem passieren Glukose-, Sauerstoff- und Aminosäuremoleküle, die für das reibungslose Funktionieren des Gehirns unerlässlich sind.

Aminosäuren wie Tyrosin, Tryptophan, Phenylalanin, Valin oder Leucin gelangen sehr schnell in die Blut-Hirn-Schranke. Viele davon sind Vorläufer von Neurotransmittern, die im Gehirn synthetisiert werden.

Diese Barriere schließt jedoch praktisch alle großen Moleküle und 98% aller Arzneimittel aus, die aus kleinen Molekülen bestehen.

Aus diesem Grund gibt es Schwierigkeiten bei der Behandlung von Gehirnkrankheiten, da Medikamente normalerweise die Barriere nicht oder nicht in den erforderlichen Mengen überschreiten. In bestimmten Fällen können Therapeutika direkt in das Gehirn injiziert werden, um die Blut-Hirn-Schranke zu umgehen.

Gleichzeitig verhindert es den Eintritt von Neurotoxinen und lipophilen Substanzen durch einen Transporter, der durch das sogenannte P-Glykoprotein reguliert wird.

Zirkuventrikuläre Organe

Wie bereits erwähnt, gibt es mehrere Regionen des Gehirns, in denen die Blut-Hirn-Schranke schwächer und durchlässiger ist. Dadurch gelangen Substanzen leicht in diese Regionen.

Dank dieser Bereiche kann das Gehirn die Blutzusammensetzung steuern. Innerhalb der zirkuventrikulären Organe sind:

- Zirbeldrüse: Es ist eine Struktur, die sich in unserem Gehirn zwischen den Augen befindet. Es hängt mit unseren biologischen Rhythmen und wichtigen hormonellen Funktionen zusammen. Gibt Melatonin und neuroaktive Peptide frei.

- Neurohypophyse: Es ist der hintere Lappen der Hypophyse. Es speichert Substanzen aus dem Hypothalamus, hauptsächlich Neurohormone wie Oxytocin und Vasopressin.

- Nachwirkungen: Wie oben erwähnt, verursacht es Erbrechen, um zu verhindern, dass wir betrunken werden.

- Subfornisches Organ: Es ist wichtig für die Regulierung von Körperflüssigkeiten. Zum Beispiel spielt es eine wichtige Rolle beim Durstgefühl.

- Gefäßorgan der terminalen Lamina: Trägt durch die Freisetzung von Vasopressin auch zum Durst und zum Flüssigkeitshaushalt bei. Erkennt Peptide und andere Moleküle.

- Median Eminence: Es ist ein Bereich des Hypothalamus, der die vordere Hypophyse durch Wechselwirkungen zwischen stimulierenden und hemmenden hypothalamischen Hormonen reguliert.

Bedingungen, die die Blut-Hirn-Schranke beeinflussen

Es ist möglich, dass die Blut-Hirn-Schranke aufgrund verschiedener Krankheiten gestört ist. Wenn diese Barriere geschwächt wird, kann dies auch die Wahrscheinlichkeit erhöhen oder das Auftreten neurodegenerativer Störungen beschleunigen.

- Bluthochdruck oder Bluthochdruck: Dies kann dazu führen, dass diese Barriere verändert und durchlässig wird, was für unseren Körper gefährlich sein kann.

- Strahlung: Eine lange Bestrahlung kann die Blut-Hirn-Schranke schwächen.

- Infektionen: Eine Entzündung eines Teils des Zentralnervensystems schwächt diese Barriere. Ein Beispiel ist die Meningitis, eine Krankheit, bei der sich die Hirnhäute (die Schichten, die das Gehirn und das Rückenmark umgeben) durch verschiedene Viren und Bakterien entzünden.

- Trauma, Ischämie, Schlaganfall … können das Gehirn direkt schädigen und die Blut-Hirn-Schranke beeinträchtigen.

- Gehirnabszess. Es ist auf eine Entzündung und Ansammlung von Eiter im Gehirn zurückzuführen. Die Infektion kommt normalerweise von Ohr, Mund, Nebenhöhlen usw. Obwohl es eine Folge eines Traumas oder einer Operation sein kann. In den meisten Fällen sind 8 bis 12 Wochen antibakterielle Therapie erforderlich.

- Multiple Sklerose: Es scheint, dass Menschen mit dieser Krankheit Lecks in der Blut-Hirn-Schranke haben. Dies führt dazu, dass zu viele weiße Blutkörperchen das Gehirn erreichen, wo sie fälschlicherweise das Myelin angreifen.

Myelin ist eine Substanz, die Nervenzellen bedeckt und es Nervenimpulsen ermöglicht, sich schnell und effizient zu bewegen. Wenn es zerstört wird, tritt eine fortschreitende kognitive und motorische Verschlechterung auf.

Verweise

1. Blut-Hirn-Schranke. (sf). Abgerufen am 22. April 2017 von Wikipedia: en.wikipedia.org.
2. Die Blut-Hirn-Schranke ("Keep Out"). (sf). Abgerufen am 22. April 2017 von Neuroscience für Kinder: Fakultät.washington.edu.
3. Die Blut-Hirn-Schranke. (2. Juli 2014). Von BrainFacts abgerufen: brainfacts.org.
4. Carlson, NR (2006). Physiologie des Verhaltens 8. Aufl. Madrid: Pearson.